Интересной модификацией Як-7 стал самолет Як-7-37, на котором вместо пушки ШВАК установили 37-мм пушку НС-37. Поскольку новое орудие было значительно тяжелее и имело большую длину, кабину пилота пришлось сдвинуть на 0,4 м назад. Боекомплект орудия составлял всего 20 снарядов. Частично это было компенсировано увеличением суммарного боекомплекта 12,7-мм синхронных пулеметов до 460 патронов. В августе 1942 г. в Новосибирске построили серию из 22 таких самолетов. Фронтовые испытания Як-7-37 прошел в целом успешно, но в массовое производство не запускался. Он был все- таки слишком тяжел, и его летные данные оставляли желать лучшего.
Именно Як-7б, в 1942 г. являвшийся по комплексу боевых возможностей лучшим в ВВС Красной армии, стал основой для дальнейшего развития истребителей Яковлева. Поскольку к середине 1942 г. положение с обеспечением авиапромышленности алюминием несколько улучшилось (не в последнюю очередь благодаря поставкам союзников), появилась возможность наконец-то заменить некоторые деревянные узлы самолета металлическими. В первую очередь это коснулось набора крыла – лонжероны и все нервюры, кроме концевых, выполнили из дюраля. Такое решение не только облегчило самолет, но и позволило разместить в крыле дополнительные топливные баки – так появился опытный образец дальнего истребителя Як-7ДИ, вышедший на испытания в июне 1942 г.
| | Германия | СССР |
| | Bf 109G-2 | Bf 109G-4 | Як-1 | Як-7А | Як-7б | Як-7-37 |
| Тип двигателя | DB 605А-1 | DB 605А-1 | М-105ПФ | М-105ПА | М-105ПФ | М-105ПА |
| Мощность, л.с. | 1475 | 1475 | 1180 | 1050 | 1180 | 1050 |
| Размах крыла, м | 9,92 | 9,92 | 10,00 | 10,00 | 10,00 | 10,00 |
| Длина самолета, м | 9,02 | 9,02 | 8,48 | 8,50 | 8,50 | 8,50 |
| Высота самолета, м | 2,50 | 2,50 | | 2,75 | 2,75 | 2.75 |
| Площадь крыла, кв. м | 16,10 | 16,10 | 17,15 | 17,15 | 17,15 | 17,15 |
| Масса, кг: |
| пустого самолета | 2553 | 2695 | 2412 | 2450 | 2490 | 2697 |
| нормальная взлетная | 3100 | | 2917 | 2935 | ЗОЮ | 3235 |
| Максимальная скорость, км/ч: |
| у земли | 505 | | 510 | 495 | 514 | 485 |
| на высоте | 635* | | 571 | 571 | 570 | 564 |
| Крейсерская скорость, км/ч | 525 | 525 | | | | |
| Скороподъемность, м/с | | | 13,9 | 13 | 14,4 | 11,6 |
| Практический потолок, м | 23,3 | 21,7 | 10000 | 9900 | 9900 | 8250 |
| Дальность полета, км | 545 (с ПТБ — 845) | | 650 | 640 | 645 | 550 |
| Вооружение, количество х калибр | 1x20,2x7,92 | 1x20,2x7,92 | 1x20,2x7,62 | 1x20,2x7.62 | 1x20,2x12,7 | 1x37,2x12,7 |
| * с включенной системой GM 1 — 650 км/ч. |
Для большей экономии веса сняли и один из двух 12,7-мм пулеметов УБС (в составе вооружения оставили еще один такой синхронный пулемет и 20-мм пушку ШВАК, стреляющую через вал винта). Также установили двигатель М-105ПФ. Для улучшения обзора понизили гаргрот и новый фонарь.
Результаты испытаний оказались обнадеживающими, самолет превосходил Як-7б по дальности полета, а при одинаковой заправке показал лучшую маневренность и скороподъемность. В августе 1942 г. самолет приняли на вооружение и рекомендовали в серийное производство – правда, в конфигурации без дополнительных крыльевых топливных баков. В таком виде самолет получил обозначение Як-9. Так родился самый массовый советский истребитель Великой Отечественной войны. В октябре 1942 г. выпуск Як-9 (параллельно с Як-7б) начался на заводе № 153, а с января 1943 г. такие самолеты строил и омский завод № 166.