Массивные выхлопные коллекторы Ла-5 заменили индивидуальными патрубками, которые удалось компактно вывести под уменьшенные створки, прикрывавшие щели,через которые выходил охлаждавший мотор воздух. Они были удалены от центроплана, а переделка фюзеляжа (он больше не повторял у кабины обводы ЛаГГ-3) сгладила зону перехода к капоту. Все это не только дало дополнительное снижение сопротивления, но и оттянуло начало срыва потока над средней частью крыла до углов атаки 20-22", существенно улучшив маневренность машины.
В отличие от Ла-5Ф № 39210206 в новом проекте всасывающий патрубок ПЦН переместили в корневую часть центроплана, улучшив обтекание всей носовой части. Давление набегающего потока на входе там было меньше, но снизились и потери за счет уменьшения длины труб от воздухозаборника до расположенного за мотором нагнетателя.
Освободившееся место под капотом можно было использовать для установки третьей пушки. Первоначально ориентировались на серийные орудия СП-20 (ШВАК), но затем появилась возможность использовать новую пушку Б-20 системы Березина. Она весила всего 25 кг, почти вдвое меньше ШВАКа, а ее снаряд имел на 50 м/с большую начальную скорость, что при таком же секундном залпе давало преимущество в дульной мощности почти на 15%. На истребителе сохранили бомбовое вооружение: под крылом остались два «ухвата» под ФАБ-100 или меньшие бомбы.
Крыло тоже изменилось. Стенки лонжеронов консолей и центроплана решили выполнить из дюраля Д17Т, а полки – из менее дефицитной стали ЗОХГСА. Их объем уменьшился, и это позволяло несколько увеличить баки. Для радиостанции была сделана безмачтовая антенна.
В декабре 1943 г. опытный цех завода № 21 завершил постройку «улучшенного Ла-5ФН». Однако облету самолета помешала надолго испортившаяся погода, и только 30 января 1944 г. летчик Н.В. Адамович поднял его в первый полет.
Летная жизнь этой машины вскоре оборвалась из-за отказа мотора, и Адамовичу пришлось прыгать с парашютом, но зафиксированные к тому времени летные характеристики давали надежду.
Успех закрепили на второй машине, которую облетал Г.М. Шиянов 1 февраля. Ее испытания прошли в ударном темпе. Летчики ЛИИ достигли скорости у земли 630 км/ч, а на высоте 6000 м – 685 км/ч. Военные испытатели НИИ ВВС выполняли полеты на режимах, рекомендованных в строевой эксплуатации и учитывавших опыт боевого применения истребителей, потому полученные ими данные оказались несколько ниже. У земли при пониженном наддуве они получили только 597 км/ч (это было лучше, чем у опытного Ла-5ФН, лишь на 4 км/ч). Однако на I границе высотности 3250 м достигли 670 км/ч (прирост 44 км/ч), на промежуточной высоте 5000 м – 661 км/ч и на II границе 6000 м – 680 км/ч (прибавка 32 км/ч). С массой 3250 кг высоту 5000 м самолет набирал за 4,45 мин, что было лучше, чем у опытного Ла-5ФН, на 0,25 мин.