С первых же дней Великой Отечественной войны коллектив, возглавляемый А. С. Яковлевым, стал усовершенствовать свои машины. Люди трудились по двенадцать — четырнадцать часов в сутки, стремясь дать фронту отличные самолёты. (Причём это нужно было сделать, не снижая темпа выпуска боевых машин.)

Уже в конце 1941 г. на базе Як-7 был создан новый одноместный истребитель Як-7Б. За счёт лучшей герметизации и улучшения аэродинамической формы его максимальная скорость достигла 613 км в час. В 1942 г. на Як-7Б деревянное крыло было заменено более лёгким, смешанной конструкции. Были введены другие улучшения. Так родился Як-9.

Герой Советского Союза Н. В. Руденко, летавший в годы войны на яковлевских машинах, вспоминает: «Наши Як-7Б и Як-9 превосходили по скорости и маневренности основные гитлеровские истребители Ме-109Е и Ме-109Ф на всех высотах, а новейший Ме- 109Г-2, появившийся в небольших количествах в сорок втором году, — до 5000 м. Впрочем, выше мы обычно не дрались...»

После разгрома гитлеровцев на Волге советские войска начали стремительное наступление на запад. Для их воздушного прикрытия нужны были истребители с большим радиусом действия. Дальности полёта истребителей Як-1 Як-7Б и Як-9 (820—900 км) и возможности пребывания в воздухе около двух часов было уже недостаточно. В конструкторском бюро в результате напряжённой работы создаётся истребитель Як-9Д с дальностью полёта 1400 км, а затем и Як-9ДД с дальностью полёта до 2200 км. Эти машины успешно могли сопровождать бомбардировщики в самые далёкие рейды.

В начале 1943 г. коллектив Яковлева начал совершенствовать Як- 1. На его базе под руководством ведущего конструктора К. В. Синельщикова был создан самый лёгкий истребитель второй мировой войны — Як-3. С двигателем ВК105ПФ за счёт улучшения аэродинамических форм и уменьшения массы удалось увеличить скорость до 660 км в час, улучшить маневренность и скороподъёмность. Было усилено и вооружение: к 20-мм пушке вместо двух 7,62-мм пулемётов поставили два крупнокалиберных.

Истребитель Як-3 отличался исключительной простотой конструкции, что играло немаловажную роль для массового выпуска. Английский журнал «Эйрплейн» после войны писал: «Конструкция неправдоподобно груба. Качество сварки соответствует уровню деревенского кузнеца. Однако внешняя отделка прекрасна — как у гоночных машин, конструкторы полностью отказались от ненужного украшательства. Машина надёжна. Она полностью отвечала требованиям к таким самолётам, в ней не было ничего лишнего».

В отчёте о государственных испытаниях Як-3 указывалось: «По скорости и вертикальному манёвру он превосходит все отечественные и импортные истребители, а также истребители противника Ме-109 и ФВ-190».

Впервые самолёты Як-3 в массовом количестве был применены в начале 1944 года. (О высоких боевых качествах истребителей Як-3 говорит следующий факт. В воздушном бою 15 июля 1944 г. 18 советских Як-3, встретившись с 30 вражескими самолётами, сбили из них 15, потеряв только один. Оценив на собственной шкуре отличные боевые качества Як-3, гитлеровское командование отдало приказ: «При встрече с истребителями «Яковлев» без масляного радиатора в носу и наклонной мачты антенны в бой не вступать...»

Когда французским лётчикам из полка «Нормандия» пришлось выбирать себе машины, они предпочли американским «мустангам», «эйркобрам», английским «спитфайрам» и «харрикейнам» советский Истребитель Як-3.

«Эта машина — король воздуха», — говорил впоследствии командир звена полка «Нормандия — Неман» капитан Франсуа де Жоффр. Один из французских лётчиков, вспоминая о воздушных боях писал: «За десятидневный период, в октябре 1944 г., эскадрилья свободной Франции «Нормандия», действовавшая на русском фронте, по официальным данным, сбила 119 немецких самолётов. Единственными потерями были два раненых лётчика. На вооружении эскадрильи состояли истребители Як-3».

С лета 1944 г. на фронт начинают поступать самолёты Як-9У. За счёт более мощного мотора ВК-107А и улучшенной аэродинамики максимальная скорость новой машины достигала 698 км в час. В воздушных боях новый истребитель показал своё полное превосходство над всеми модификациями фашистских «фокке-вульфов» и «мессершмиттов» на любых высотах! Истребитель Як-3 с мотором ВК-108 имел ещё большую скорость — до 745 км в час. Однако в связи с окончанием войны этот лучший поршневой истребитель в боях не участвовал.

Во время Великой Отечественной войны выпускалось более десяти типов яковлевских истребителей. Каждый из них наряду с большой скоростью и высокой маневренностью отличался исключительной простотой пилотирования. Немаловажной была и простота конструкции, обеспечившая в трудных условиях войны массовый выпуск самолётов с использованием малоквалифицированной рабочей силы.

Всего за войну было произведено 36 тысяч истребителей «як». Вместе с 22 тысячами «ла» и 3,5 тысячи «миг» они внесли большой вклад в нашу победу. ...В конце войны стали появляться отрывочные сведения об использовании гитлеровцами реактивных истребителей. Для противодействия им решили снабжать обычные поршневые истребители реактивными ускорителями.

Как всегда, одним из первых к решению этой задачи приступил Яковлев. В короткий срок был выпущен серийный истребитель Як-7 с двумя воздушно-реактивными двигателями под крыльями. Испытания, проведённые лётчиком С. Н. Анохиным, показали прирост скорости до 90 км в час. В начале 1945 г. испытывался самолёт Як- ЗРД с жидкостным реактивным двигателем в хвостовой части фюзеляжа. Лётчик-испытатель В. Л. Расторгуев на этой машине достиг 780 км в час — в этом случае прирост скорости составлял уже около 140 км в час.

В конце Великой Отечественной войны наши войска захватили в качестве трофеев несколько гитлеровских реактивных самолётов. Среди них были «мессершмитты» — Ме-163 с жидкостным двигателем Ме-262 — с двумя турбореактивными двигателями. К этому времени в Англии были созданы реактивные истребители Глостер «Метеор», которые успешно использовались в боях против фашистских самолётов и самолётов-снарядов. Усиленно велась разработка реактивных машин в США.

В этих условиях почти сразу же после окончания войны встал вопрос о выпуске реактивных истребителей. При этом предлагалось запустить в серию трофейный самолёт Ме-262. На очень ответственном совещании А. С. Яковлев высказался против такого варианта. Он говорил, что Ме-262 сложен в управлении, ненадёжен, неустойчив при взлёте и посадке. «Советские конструкторы, — сказал Яковлев, — способны создать более удачные самолёты».

В своей книге «Цель жизни» А. С. Яковлев пишет о том времени: «Учитывая некоторую настороженность к реактивной авиации в связи с неудачами на Западе, мы для начала считали самым важным сделать так, чтобы лётчики поверили в реактивный самолёт, убедились, что он не сложнее в пилотировании и не опаснее в полёте, чем привычная машина с поршневым мотором. Мы задались мыслью создать самолёт, у которого новым был бы только двигатель, всё же остальное по возможности оставить таким, как у поршневого самолёта.

Эту идею удалось осуществить. Мы не ошиблись, установив турбореактивный двигатель РД-10 на хорошо известный лётчикам истребитель Як-3».

Для этого на серийном истребителе Як-3 переделали лишь носовую часть фюзеляжа. Кабину, крылья, оперение, шасси оставили почти без изменения. Вначале подобное решение многих удивило — ведь можно было создать совершенно новый реактивный самолёт с более высокими лётно-тактическими данными. По такому пути пошли, например, А. И. Микоян с М. И. Гуревичем и С. А. Лавочкин.

Яковлев прекрасно понимал, что совершенно новый самолёт — это более высокие данные. Однако конструктор знал и другое: в случае необходимости быстро организовать серийный выпуск такой машины непросто. Нелегко освоить её и лётчикам. А время было послевоенное, тревожное.

Уже 24 апреля 1946 г. лётчик-испытатель М. И. Иванов впервые взлетел на реактивном истребителе Як-15. В тот же день поднялась в воздух и аналогичная машина МиГ-9, разработанная А. И. Микояном и М. И. Гуревичем.