В феврале 1943 г. завершилась постройка истребителя Як-1М. Он представлял собой дальнейшее развитие самолета Як-1, от которого отличался, в основном, меньшим весом и крылом меньшей площади. Летные данные машины заметно улучшились максимальная скорость на высоте 4430 м возросла до 633 км/ч, время набора высоты 5000 м при взлетном весе 2655 кг сократилось до 4,1 минуты. В сентябре 1943 г. года был подготовлен улучшенный вариант-Як-1М «Дублер» У этого самолета полотняную обшивку хвостовой части фюзеляжа заменили на фанерную толщиной 2 мм, доработали системы охлаждения воды и масла, применили безмачтовую антенну, кольцевой прицел с мушкой сменили на коллиматорный, улучшили бронирование и поставили новый винт.
Летчики-испытатели остались довольны новым истребителем. В их отзывах говорилось, что «Як-1М обладает превосходной горизонтальной и особенно вертикальной маневренностью. Максимальная скорость значительно увеличилась по сравнению с серийными самолетами Як. При наличии высоких летных данных самолет остался простым в пилотировании и не требует более высокой подготовки летного состава».
Летчик облета генерал-майор авиации Герой Советского Союза Петр Михайлович Стефановский писал : «Учитывая отличные летные данные самолета, хорошее вооружение и большое удобство для летного состава, целесообразно рекомендовать как можно быстрее внедрить данный экземпляр в серийное производство взамен Як-1 и Як-7, необходимо оставить только Як-9 для установки на них в дальнейшем моторов М-107А».
Итак, очередной истребитель получил путевку в жизнь, а заодно и новое имя - Як-3. Первые серийные самолеты направили в 91-й истребительный авиационный полк 2-й воздушной армии, который в июне 1944 г. принимал участие в наступательной Львовской операции. Более 40% летного состава полка составляли молодые пилоты, никогда не принимавшие участия в боях Тем не менее, за полтора месяца они успешно выполнили 430 боевых вылетов провели пять воздушных групповых боев, уничтожив 23 самолета противника. Свои потери составили два Як-3. Вывод пилотов был однозначен : «На высотах до 5000 м (выше боев не проводилось) Як-3 превосходит и Me-109 и ФВ-190 Як-3 легко догоняет истребители противника на вертикальном восходящем и нисходящем маневре» .
Особенно запомнился летчикам бой 16 июля 1944 года, который показал что самолеты Як-3 с успехом могут вести борьбу с численно превосходящим противником Бой начали десять Як-3 против восьми Ме-109 и четырех ФБ-190 с наращиванием сил с нашей стороны до 18 и до 24 самолетов со стороны противника В итоге было сбито 15 вражеских истребителей и лишь один Як-3.
Первые две сотни серийных Як-3 вооружались пушкой ШВАК и одним синхронным пулеметом УБ, а затем был установлен второй синхронный УБ Из недостатков самолета летчики отмечали малый запас топлива, что делало неэффективной свободную охоту ввиду малой продолжительности боевого вылета. Поэтому Як-3 использовались в основном по вызову наземных постов. Другой недостаток -слабое крепление верхней обшивки крыла. Были даже зафиксированы случаи ее отрыва на выходе самолета из пикирования с максимальной скоростью. Однако бывали случаи, что несмотря на такие повреждения истребители совершали нормальную посадку.  Зная опасную особенность машины, летчики старались не выходить на недопустимые режимы, потому неприятности скоро прекратились, и легкий маневренный Як-3 быстро завоевал популярность.
Отличные летные данные машины, многочисленные вражеские самолеты, поверженные в боях на этом истребителе, и высокий эмоциональный подъем, характерный для заключительного периода войны способствовали тому что в сознании многих пилотов Як-3 стал символом советского истребителя предвестником Победы.
Мысли тех, кто летал и сражался на Як-3, пожалуй наиболее образно выразил генерал-майор авиации Герой Советского Союза командир 303-й авиационной дивизии Георгий Нефедович Захаров: «До получения частями 303-й дивизии самолета Як-3 я летал на всех истребителях начиная от И-2бис, включая иностранные, а также истребители Як-1, Як-7Б, Як-9 (всех вариантов). В последнее время летал на самолете Ла-5ФЙ считая его наилучшим. С поступлением Як-3 выполнил на нем ряд полетов и сделал следующий вывод подобному истребителю нет конкурентов. В эксплуатации Як-3 прост и доступен техсоставу, устойчив при взлете и при посадке, в пилотаже доступен любому летчику что совершенно исключено для самолета Ла-5ФН. Летчиками 18-го гвардейского полка и отдельного истребительного полка «Нормандия» Як-3 был освоен после 3-5 часов полета. На самолете Як-3 я провел ряд учебно-воздушных боев с Як-9 и Ла-5 и всегда выходил победителем. Приходилось встречаться на поле боя с Me-109 и Як-3 показал абсолютное превосходство».
Любопытно, что генерал Захаров после войны долгое время не расставался со своим Як-3. И в 50-е годы этот  самолет «был хоть куда, исправно выжимая свои семьсот километров в час на пикировании» .
Бесспорно, Як-3 - один из самых совершенных наших истребителей времен Великой Отечественной войны. Конструкция истребителя была проста и рациональна Основу фюзеляжа составляла стальная трубчатая ферма. С целью сокращения веса ферма фюзеляжа выполнялась зацело с моторамой. В остальном каркас фюзеляжа так же, как и его теоретические обводы не отличался от Як-1, Як-7 и Як-9. В носовой части обшивку фюзеляжа составляли легкосъемные дюралевые капоты, хвостовая часть обшивалась фанерой.  Крыло Як-3 неразъемное двухлонжеронное. Профиль крыла - «стандартный яковлевский» Clark YH с относительной толщиной 14% у корня и 7% на конце крыла. Для сравнения наЯк-1, Як-7, Як-9- 15% у корня и 8% на конце. Крыло имело металлический каркас-лонжероны, нервюры и фанерную обшивку. Как и на Як-9 обшивка приклеивалась к специальным фанерным накладкам, приклепанным к металлическому каркасу заклепками. Опыт боевого применения показал что такое соединение недостаточно прочное.
Уже после войны для Як-3 было сделано крыло с дюралевой обшивкой но серийно этот самолет не строился. Однако металлическое крыло Як-3 вскоре нашло применение на учебно-тренировочном Як-11 и на реактивном Як-15. Точно также на этих самолетах на металлические были заменены деревянные киль и стабилизатор Як-3. На всех истребителях Яковлева для оперения использовался профиль RAF-30. 
Силовая установка истребителя состояла из мотора ВК-105ПФ2 мощностью 1240 л.с. с воздушным винтом автоматически изменяемого шага ВИШ-105СВ-01. Бензобаки, как на всех истребителях Яковлева, размещались в крыле, их общий объем составлял 370 литров. Водяной радиатор установили за кабиной пилота. Особенность установки водяного радиатора на Як-3 заключалась в том, что он был глубоко «утоплен» в фюзеляж, а канал подвода воздуха к радиатору резко расширялся. Это приводило к уменьшению скорости воздушного потока, обдувающего радиатор. В результате эффективность охлаждения повышалась, а аэродинамическое сопротивление самого радиатора, как и его наружного обтекателя существенно снижалось. Тот же принцип использовался и при компоновке маслорадиаторов. Вооружение Як-3 состояло из мотор-пушки ШВАК и двух синхронных пулеметов УБ.
С целью предельного облегчения на Як-3 был установлен минимально необходимый комплект бортового оборудования, позволивший вести бой днем в простых метеусловиях. Обязательным элементом оборудования была радиостанция обеспечивающая двухстороннюю радиосвязь. 
Выпуск и уборка шасси, посадочных щитков, управление тормозами на всех истребителях Яковлева осуществлялись пневмосистемой. По сравнению с гидросистемами, используемыми для этих целей на истребителях Лавочкина или с электросистемами американских истребителей, пневматика была менее надежной доставляла много хлопот механикам .Зато экономия веса составляла десятки килограммов.
С появлением Як-3 в нашей стране был налажен массовый выпуск истребителей, значительно превосходивших самолеты противника, завоевано безраздельное господство в воздухе, и итог войны был уже предрешен.