Avec la venue massive des alliages légers la cellule initiale fut améliorée. Et au cours de l'été 1942 le nouveau Yakovlev Yak-9 remplaça le Yakovlev Yak-7 sur les chaînes de montage. Le Yakovlev Yak-9 possédait des longerons métalliques qui permirent d'accroître la capacité en carburant dans les ailes. La première sortie opérationnelle du Yakovlev Yak-9 eut lieu en octobre 1942 au-dessus de Stalingrad. La version Yakovlev Yak-9M reçut une seconde mitrailleuse de 12 mm sur le capot et la version Yakovlev Yak-9B possédait une petite soute logeant jusqu'à 400 kg de bombes diverses. Par rapport au MESSERSCHMITT ME 109 G-2 son principal adversaire le Yakovlev Yak-9 était plus rapide en dessous de 4500 m et mettait 25 s de moins pour grimper à 5000 m (5 mn 20 pour le MESSERSCHMITT ME 109). La maniabilité à basse altitude était le véritable point fort du Yak et de nombreux chasseurs allemands s'écrasèrent au sol en perte de vitesse pour avoir voulu suivre leur adversaire en virage serré.L'autonomie du Yakovlev Yak-9 laissait encore à désirer. On créa au début de 1943 la version YAKOVLEV YAK-9D (acceptant 640 l de carburant dans les ailes) puis la version YAKOVLEV YAK-9DD (840 l). L'armement du Yakovlev Yak-9T était composé d'un canonde 37 mm et de deux mitrailleuses de 12 mm ce qui le rendait particulièrement apte aux missions d'appui tactique épaulé par la version YAKOVLEV YAK-9K possédant un canon de 45 mm. Le moteur M-107 A de 1620 ch fut installé dans une cellule raffinée de Yak-9 où tout ce qui restait en bois fut remplacé par du dural. Aérodynamiquement la silhouette fut améliorée et le nouveau sous-type baptisé YAKOVLEV YAK-9U entra en service en novembre 1944 .