Прицеливание при стрельбе по воздушным целям, как обычно, производилось наводкой самолета с помощью механического кольцевого прицела ВВ-1 – воздушного визира, состоящего из кольца, расположенного внутри кабины летчика, и мушки на фюзеляже перед бронекозырьком.
Для стрельбы по наземным целям на передней кромке крыла были нанесены метки, которые обеспечивали постоянство ввода самолета в пикирование и необходимую дистанцию для открытия огня.
Установка большой и тяжелой 37-миллиметровой пушки длиной почти три с половиной метра и массой полтора центнера потребовала внесения в конструкцию Як-9 ряда существенных изменений. Был усилен силовой каркас фюзеляжа в передней части. Для размещения на самолете казенной части пушки и сохранения центровки в допустимых пределах кабина летчика была сдвинута назад почти на полметра, что несколько ухудшило обзор передней полусферы на посадке, но улучшило обзор задней – в полете. Благодаря заднему расположению кабины, приведшему к смещению центровки назад, Як-9Т обладал меньшей инертностью, чем другие самолеты, что позволяло летчику выполнять боевые маневры, упреждая действия воздушного противника.
Установка 37-миллиметровой пушки требовала повышения качества производственного выполнения самолета, и в первую очередь – качества сборки и монтажа конструкции, так как большая отдача при стрельбе, составляющая примерно пять с половиной тонн, приводила к нарушению соединений трубопроводов, а также появлению трещин и разрушению отдельных деталей.
По сравнению с Bf-109G-2, вооруженным тремя пушками и двумя пулеметами, Як-9Т имел преимущество в горизонтальной скорости до высоты 4600 метров. На высоте 4600 метров скорости были одинаковыми, а выше преимущество переходило к Bf-109G-2. По вертикальной скорости Як-9Т несколько уступал «Мессершмитту» до высоты 2500–3000 метров и выше четырех тысяч. В диапазоне высот 3000–4000 метров вертикальные скорости Як-9Т и «Мессершмитта» Bf-109G-2 были практически одинаковы. По горизонтальной маневренности Як-9Т имел даже явное преимущество перед Bf-109G-2 до высоты 5000 метров за счет меньших радиуса и времени виража.
К тому же Як-9Т мог вести наступательный бой даже на виражах.
Войсковые испытания на боевое применение проводились на трех десятках самолетах Як-9Т с 5 июля по 6 августа 1943 года на Центральном фронте в 16-й Воздушной армии. На противотанковых истребителях Як-9Т летали восемьдесят летчиков шести полков, входивших в состав 273-й истребительной авиадивизии 6-го истребительного авиакорпуса и 1-й гвардейской Сталинградской истребительной авиадивизии.