С точки зрения вооружения длительное время сохранялся примерный баланс – и основные модификации Bf 109, и Як-1 вооружались 20-мм мотор-пушкой (как вариант, на некоторых модификациях «Фридриха» – 15-мм пулеметом) и парой синхронных пулеметов винтовочного калибра. Правда, для Bf 109 имелась возможность вооружения дополнительными пушками в подкрыльевых контейнерах, но особой популярностью на Восточном фронте такая доработка не пользовалась, поскольку снижала скоростные и маневренные характеристики самолета. Возросшая огневая мощь была затребована главным образом в системе ПВО рейха, где мишенями «мессершмиттов» были живучие четырехмоторные бомбардировщики союзников. Усилению же встроенного вооружения вплоть до 1943 г. внимания не уделялось – лишь тогда начался выпуск модификации Bf 109G-6, на которой синхронные 7,92-мм пулеметы были заменены 13,2-мм. В СССР аналогичную попытку предприняли годом ранее, когда на Як-7б вместо ШКАСов установили пару синхронных 12,7-мм пулеметов.
Увы, усиленное вооружение «яковлевских» истребителей пало жертвой в борьбе за экономию веса – из-за недостаточной мощности двигателей. В итоге стандартным для Як-1б, большинства модификаций Як-9 и ранних серий Як-3 стал набор из 20-мм мотор-пушки и одного 12,7-мм синхронного пулемета. Естественно, подобное вооружение было явно недостаточным – все истребители, как противника, так и союзников, да и советские машины Лавочкина Ла-5 и Ла-7 в 1943-1945 гг. были вооружены сильнее. Для сравнения: масса секундного залпа самолета «як», вооруженного одной 20-мм пушкой и одним 12,7-мм пулеметом, составляла 1,690 кг/с, а с пушкой и парой 12,7-мм пулеметов (как на Як-7б и большинстве Як-3) – уже 2,099 кг/с. В то же время у «мессершмитта» с одной 20-мм пушкой MG 151/20 и парой 7,92-мм пулеметов этот параметр составлял 1,775 кг/с. На модификации Bf 109G-6 с пушкой MG 151/20 и двумя 13,2-мм пулеметами масса секундного залпа увеличилась до 2,161 кг/с, а при установке двух дополнительных 20-мм пушек в подкрыльевых контейнерах (вариант Bf 109G-6/R6) этот показатель достигал 5,054 кг/с.
Яковлев, пытаясь компенсировать отставание, пошел путем не количественного, а качественного усиления вооружения, заменив стандартную 20-мм пушку гораздо более мощной 37-мм. Такой вариант был опробован на малой серии Як-7-37, а затем в 1943 г. внедрен на массовом Як- 9Т. Попытка поставить на Як-9 еще более мощную 45-мм пушку оказалась не слишком удачной, и вооруженный таким орудием Як-9К в 1944 г. построили в очень небольшом количестве. Пушки увеличенного калибра устанавливались и на «мессершмитте» – со второй половины 1943 г. подмодификации Bf 109G-6/U4, G-6/U5 и G-6/U6 вооружались 30-мм пушками МК 103 и МК 108. Но эти самолеты в основном направлялись в части ПВО, и на Восточном фронте встречались сравнительно редко. А вот Як-9Т довольно широко применялся на фронте, а его оружие показало высокую эффективность не только против бомбардировщиков, но и против истребителей. Весьма показательными являются отзывы фронтовых пилотов о его 37-мм пушке: «Весь личный состав части благодарит конструкторов за новое оружие…», «Достаточно попадания в цель одного снаряда пушки НС-37, и самолет противника уже не существует в воздухе, падая отдельными обломками на землю…». Впрочем, и стандартный для большинства Як-3 набор из 20-мм пушки и пары крупнокалиберных пулеметов вполне обеспечивал поражение даже таких бронированных и живучих самолетов, как Hs 129В и FW 190F/G.