С марта 1943 г. начался выпуск Як-9Д с двумя дополнительными крыльевыми баками, что позволило увеличить запас топлива с 320 до 480 кг. Поначалу он считался специализированным истребителем дальнего действия и выпускался параллельно с ранним Як-9, но вскоре полностью вытеснил последнего. Ввиду этого даже в официальных документах индекс «Д» часто опускали, именуя самолет просто Як-9. До мая 1944 г. изготовили 3608 Як- 9Д. Широкое применение таких самолетов для решения традиционных тактических задач в большинстве случаев не требовало большого запаса топлива. Более того, в таких условиях заполненные крыльевые баки были лишним балластом и снижали живучесть самолета. Поэтому в частях на консольные баки Як-9Д часто ставили заглушки.
Успешный опыт с 37-мм пушкой на истребителе Як-7-37 нашел дальнейшее развитие на Як-9. В январе 1943 г. начались испытания опытного самолета Як-9Т с мотором М-105ПФ и 37-мм пушкой НС-37 в развале блока цилиндров. Боекомплект составлял 30-32 снаряда для пушки и 200-220 патронов для синхронного пулемета УБС. Так же как на Як-7-37, пилотская кабина на Як- 9Т была сдвинута на 0,4 м назад. Производство Як-9Т на заводе № 153 началось в марте 1943 г. и продолжалось вплоть до июня 1945 г. Изготовили 2748 таких машин. Аналогичного по мощности пушке НС-37 оружия на истребителях Bf 109G не было – скажем, 30-мм пушка МК 101 по массе снаряда уступала НС-37 более чем вдвое (330 г против 735 г), по начальной скорости снаряда – на 35% (580 м/с и 900 м/с), по скорострельности – на 20% (200 выстр./мин против 250 выстр./мин), по массе секундного залпа – почти втрое (1,1 кг против 3,06 кг). Превосходила НС-37 и американскую 37-мм пушку М4, устанавливавшуюся на «Аэрокобре», хотя в этом случае преимущество было не столь заметным. 37-мм пушка позволила увеличить дистанцию открытия стрельбы по неманевренным бомбардировщикам до 500-600 м и тем самым уменьшить вероятность поражения Як-9Т ответным огнем бортстрелков противника. Для нарушения боевого порядка бомбардировщиков можно было стрелять с 1000-1200 м, что совершенно не годилось для самолетов с 20-мм пушками. Большая поражающая способность 37-мм снарядов способствовала и снижению расхода боеприпасов. Если у Як-9 средний расход 20-мм снарядов на один сбитый самолет противника составлял 147 единиц, то у Як-9Т – только 31 (что как раз соответствовало боекомплекту самолета).

Истребители Як-9
В целом создание специализированных модификаций (например, с увеличенной дальностью полета или более мощным вооружением) истребителей Яковлева соответствовало модификациям, реализуемым на Bf 109 посредством полевых модификационных комплектов. В принципе германский подход следует признать более рациональным и гибким.