Як-9Т (танковый) с двигателем М-105ПФ, винтом ВИШ-105СВ диаметром 3,0 м и мощным пушечным вооружением представлял собой одну из первых (наряду с Як-9Д) модификаций серийного двухбачного Як-9 и отличался от него главным образом вооружением.
Вооружение Як-9Т состояло из мотор-пушки ОКБ-16 11П-37 (впоследствии названной НС-37) калибра 37 мм и одного синхронного пулемета УБС. Общая масса вооружения 315,5 кг против 168,3 кг у двухбачного Як-9, вооруженного одной пушкой ШВАК и одним пулеметом УБС.
Разработка пушки 11П-37 была начата в 1941 г. группой инженеров под руководством А.Э.Нудельмана и А.С.Суранова. Наземные испытания были очень успешными и закончились в августе 1942 г. Пушка выдержала также войсковые испытания на самолетах ЛаГГ-З в апреле-мае 1943 г., после чего была окончательно принята на вооружение.
Пушка располагалась в развале двигателя для стрельбы через полый вал редуктора и втулку винта и крепилась в двух точках: к двигателю и планеру. Ствол выступал из кока винта на 160 мм, вследствие чего общая длина Як-9Т составляла 8,66 м против 8,50 м у Як-9.
Пулемет располагался, .как обычно, с левой стороны верх- ней части фюзеляжа и предназначался для пристрелки перед открытием огня из пушки. Емкость патронных ящиков: при свободной укладке - 30 снарядов для пушки и 200 патронов - для пулемета, при тщательной укладке - 32 для пушки и 220 для пулемета. Питание пушки и пулемета - непрерывное, с помощью рассыпающейся ленты из металлических звеньев. Гильзы и звенья от пулемета собирались в специальный отсек фюзеляжа, а от пушки - в гильзо-звеньесборник, расположенный под оружием. Перезарядка оружия пневматическая. Управление огнем пушки и пулемета - раздельное, кнопочное, от электропневмоспусков ЭПС-1, кнопки которых размещались на стандартной ручке управления самолетом.  
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-мм пушки (длина - 3400 мм, масса - 150 кг) 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 на 400 мм, 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 боевой маневр, упреждая противника.  
Установка 37-мм пушки требовала повышения качества производственного выполнения самолета, в первую очередь - качества монтажных работ, так как большая отдача при стрельбе (примерно 5500 кг) приводила к нарушению соединений трубопроводов, а также появлению трещин и разрушению отдельных деталей.  
Согласно постановлению ГКО от 18 февраля 1943 г. все самолеты Як-9, в том числе Як-9Т, должны были с 1 марта выпускаться в варианте дальнего истребителя с запасом горючего 480 кг. Такая заправка в начальной стадии полета приводила к ухудшению летных характеристик, особенно скороподъемности и маневренности в вертикальной плоскости. Поэтому Як-9Т продолжали выпускаться с 330 кг горючего и полетной массой 3025 кг.
С этой полетной массой Як-9Т по своим летно-пилотажным характеристикам стоял на уровне двухбачного Як-9, несколько уступая ему в вертикальном маневре и намного превосходя по мощности огня. По массе секундного залпа Як-9Т превосходил самолеты Me-109G-2 трехточечный - в 2,24 раза, пятиточечный - 1,16 раза; Me-110 - в 1,31 раза; FW-109A-8 - в 1,09 раза.  
По сравнению с Me-109G-2, вооруженным тремя пушками и двумя пулеметами, Як-9Т имел преимущество в горизонтальной скорости до высоты 4600 м. На высоте 4600 м скорости были одинаковыми, а выше преимущество переходило к Me-109G-2. По вертикальной скорости Як-9Т несколько уступал Me-109G-2 до высоты 2500...3000 м и выше 4000 м. В диапазоне высот 3000...4000 м вертикальные скорости Як-9Т и Me-109G-2 были практически одинаковы. По горизонтальной маневренности Як-9Т имел явное преимущество перед Me-109G-2 до высоты 5000 м за счет меньших радиуса и времени виража.  
В вертикальном маневре преимущество за Як-9Т сохранялось до высоты 3000 м; на высотах 3000...4500 м показатели были одинаковы, а выше - преимущество переходило к Me-109G-2. Me-109G-2 имел тяжелое управление и при перетягивании ручки сваливался в штопор. На пикировании он несколько уходил от Як-9Т, однако на выходе из пикирования требовал от летчика очень больших усилий, и поэтому вывод получался медленным, с растянутой по времени и пространству траекторией. Эти обстоятельства способствовали успешной атаке Me-109G-2 нашими самолетами за счет упреждения на выходе из пикирования и на горке. Me-109G-2 имел плохой обзор задней полусферы, и летчик не видел зашедшего ему в хвост самолета. К тому же Як-9Т мог вести наступательный бой даже на виражах. Як-9Т построен ОКБ А.С.Яковлева в январе 1943 г. согласно постановлению ГКО от 25 декабря 1942 г., проходил испытания вооружения в НИПАВ (научно-испытательный полигон авиационного вооружения) с 10 января по 12 февраля 1943 г. и летные испытания в НИИ ВВС с 15 февраля по 4 марта (летчик В.И.Хомяков, ведущий инженер по самолету А.Т.Степанец, по вооружению - Л.И.Лось).  
Серийно Як-9Т строился на заводе N153 с марта 1943 г. по июнь 1945 г. Всего выпущено 2748 самолетов.  
Як-9Т начал эксплуатироваться в начале 1943 г. С конца этого года он с успехом использовался для борьбы с судами противника на Черном море.  
Войсковые испытания на боевое применение проводились на 34-х самолетах Як-9Т с 5 июля по 6 августа 1943 г. на Центральном фронте в 16 ВА. На Як-9Т летали 80 летчиков шести полков, входивших в состав 273 иад 6 иак (истребительного авиакорпуса) и 1 гв. Сталинградской иад. Было проведено 78 воздушных боев (из них 31 результативный), в которых помимо Як-9Т участвовали Як-1, Як-7Б и Як-9 (428 самолето-вылетов, включая 150 на Як-9Т). Уничтожено 110 самолетов противника, в том числе: FW-190 - 54, Me-109 - 4, Ju-87 - 31, Ju-88 - 14, He-111 - 7. Из них на Як-9Т сбито 49 (44,5%). Свои поте- ри - 36 самолетов, в том числе 12 Як-9Т.  
Средний расход боеприпасов на один сбитый самолет: 147 снарядов калибра 20 мм (самолеты Як-1, Як-7Б, Як-9), 31 снаряд калибра 37 мм (Як-9Т), 123 снаряда калибра 12,7 мм (все самолеты).  
С 17 августа по 18 сентября 1943 г. 12 самолетов Як-9Т проходили войсковые испытания совместно с тремя Як-9Д в 18 гв.иап 1 ВА на Западном фронте. На самолетах Як-9Т было выполнено 172 боевых вылета с общим налетом 151 ч 54 мин, проведено 47 боев, сбито 9 и подбито 2 самолета противника, в том числе FW-190 - 4, He-111 - 4, Ju-87 - 2, FW-189 - 1. Потеряно три Як-9Т.  
Появление на фронте Як-9Т произвело большое моральное воздействие на противника и существенно облегчило проведение воздушных боев нашими истребителями других типов, взаимодействовавших с Як-9Т.  
До этого самолеты FW-190, имея довольно сильное вооружение, охотно шли в атаку на встречных курсах в воздушных боях с Як-1. После появления Як-9Т они стали избегать лобовых атак самолетов "Як".  
Наличие 37-мм пушки позволило существенно увеличить дистанцию открытия огня. Не уменьшая вероятности поражения самолета противника, это в то же время уменьшило возможность поражения летчика самолета Як-9Т огнем стрелка бомбардировщика. Наивыгоднейшие дистанции открытия огня из 37-мм пушки: по истребителям - 400...100 м, по бомбардировщикам - 600...500 м. Однако для расстройства строя бомбардировщиков противника возможно было ведение огня с расстояния 1000...1200 м при наличии осколочных снарядов с самоликвидаторами.  
Опыт боевого применения Як-9Т показал, что схема его вооружения с НС-37 и УБС в тактическом отношении весьма выгодна. Попадание одного снаряда в самолет противника приводило его полному разрушению. А бронебойные снаряды пушки НС-37 легко пробивали броню немецких танков толщиной 30 мм на дистанции 500 м под углом до 45°.  
Большая эффективность 37-мм снаряда и ограниченность боекомплекта требовали от летчика ведения только прицельной стрельбы короткими очередями из одного-двух, максимум трех снарядов.  
Стрельба длинными очередями приводила к непроизводительной трате боеприпасов, так как после 2...3 выстрелов, вследствие сильной отдачи пушки, самолет сбивался с линии прицеливания, опуская нос, что вызывало недолеты при стрельбе по наземным целям и снижение трассы - при стрельбе по воздушным целям. Для продолжения стрельбы необходимо было восстанавливать прицеливание.  
Устойчивость полета при стрельбе из пушки зависела, естественно, от скорости полета и длины очереди: чем больше скорость полета и меньше длина очереди, тем меньшее влияние оказывала сила отдачи пушки на направление полета.
Як-9Т успешно применялся для борьбы с самолетами противника как истребительного, так и бомбардировочного типа. Среди летного состава Як-9Т пользовался большой популярностью и высоко оценивался благодаря установке мощного оружия и хорошим летным данным.  
В заключении по войсковым испытаниям отмечалось, что: 1) самолет Як-9Т является нужным для ВВС КА истребителем; 2) при формировании частей истребительной авиации полки целесообразно делать смешанными, включающими в свой состав 30...50% самолетов "Як" с обычным вооружением и 70...50% самолетов с пушкой 37 мм; 3) самолетами Як-9Т целесообразно вооружать части с летным составом, хорошо владеющим воздушной стрельбой. Летчик, летающий на Як-9Т, должен быть своего рода воздушным снайпером и уметь поражать врага наверняка - с первого выстрела.  
Создание в разгар войны Як-9Т с мощной скорострельной пушкой калибра 37 мм и его быстрое освоение в производстве и в эксплуатации сыграло большую роль в завоевании нашей авиацией превосходства в воздухе.