Попытка оказалась неудачной: в период с 23 января по 13 марта 1942 года было произведено всего 17 полетов, сопровождавшихся частыми отказами недоработанных двигателей, масляной и топливной систем. Кроме того, конструкция самолета не позволяла установить винт оптимального диаметра 3,2 метра, при взлете «цеплявшего землю», а при применении винта меньшего размера значительно снижалась эффективность более мощного мотора. В результате полученные данные незначительно отличались от характеристик серийной машины, и уже в марте работу над Як-7М-82 прекратили.
В мае 1942 года на базе Як-7Б с новым крылом, в котором использовались лонжероны из дюралюминия, был построен опытный самолет, которому отводилась роль дальнего разведчика с возможностью включения в экипаж наблюдателя (или перевозки пассажира) либо установки вместо второго сиденья авиационного фотоаппарата. На самолете было установлено 11 бензобаков общей емкостью 925 л (690 кг), что дало возможность увеличить дальность полета до 2285 км (при этом самолет находился в воздухе около 6,5 часа). Вооружен разведчик был одно пушкой ШВАК.
Самолет Як-7Д остался в единственном экземпляре, но ряд заложенных в нем конструкторских идей был использован в следующей модификации дальнего истребителя: Як-7ДИ. Созданный на базе Як-7Б самолет принимал 673 л (500 кг) топлива, нес мотор-пушку ШВАК и один пулемет БС. При этом даже при неполной заправке он при летных данных, сопоставимых с Як-7Б, имел большую дальность и продолжительность полета, а при минимальной заправке 320 кг, сравнимой с запасом топлива Як-7Б, выделялся среди всех уже серийно выпускавшихся истребителей. По итогам завершившихся в начале августа 1942 года государственных испытаний самолет был рекомендован к выпуску, получив в серии наименование Як-9.
Як-9 стал самым многочисленным типом истребителя ВВС РККА. Всего в течение периода выпуска – с октября 1942 по декабрь 1948 года – было построено более 16,7 тысячи самолетов, из которых свыше 15 тысяч получили боевые полки в годы войны.
Было разработано 22 основных модификации истребителя, из которых серийно выпускалось 15, различавшихся в числе прочего и предназначением: фронтовой истребитель с различными вариантами вооружения, дальний истребитель сопровождения, истребитель-бомбардировщик, разведчик, высотный перехватчик и даже двухместный курьерский самолет. На Як-9 устанавливались пять типов двигателей (новых или модифицированных), применялось шесть вариантов установки топливных баков, в семи различных комбинациях устанавливалось бортовое вооружение.