Александр Покрышкин в своей книге «Познать себя в бою» описывает свой опыт полетов на прототипе Як-3 с начале февраля 1944 года. «Хороший самолет для борьбы с истребителями. Но против бомбардировщиков требуется более мощное вооружение, минимум две-три пушки. То вооружение, что установлено на самолете, не позволяет сбить Не 111 или Ju 88 с первого захода, а тем более Hs 129. Я видел, что Яковлев неохотно слушает мои замечания, и мы остались каждый при своем мнении».
Еще до того разговора командующий советскими ВВС, маршал А.А. Новиков сказал Покрышкину: «… полетай на прототипе Як-3. Наши самолеты лучше иностранных. Надо переходить на отечественную технику». Однако 9-я ГИАД до конца войны пролетала на «Аэрокобрах». Командир 303-й ИАД Г. Захаров также хорошо отзывался о Яке-3. Вот фрагмент его рапорта, в котором он характеризует самолет: «Совершив 40 боевых вылетов, я считаю, что этот самолет не имеет конкурентов. Простой в эксплуатации и легкий в обслуживании. Устойчивый при взлете и посадке, пилотаж доступный для любого летчика. Пилоты 18-го ГИАП и полка «Нормандия-Неман» полностью освоили самолет за 3–5 часов учебных полетов. Як-3 быстро набирает скорость, имеет большой диапазон полетных скоростей (от 200 до 600 км/ч)… из кабины хороший обзор. В боях с Bf 109 наш истребитель показал превосходство в горизонтальном полете, на виражах, и прежде всего в вертикальном маневре. На высотах до 4000 м Як-3 на 20–30 км/ч обгоняет Fw 190". Уже не в рапорте, а на страницах своих позднейших воспоминаний советский генерал писал: «При пикировании со скоростью более 700 км/ч отмечались случаи срыва обшивки с крыльев и даже срыва самих крыльев». В воспоминаниях генерала Ф. Гнездила, начальника штаба 18-го ГИАП, отмечается, что на высотах более 4000 метров Bf 109G-2 не уступал «тройке».
Несмотря на то, что Як-3 имел большую предысторию в виде Як-1, в конструкции самолета сохранялись отдельные недостатки, требовавшие устранения. Требовалось усилить стойки главного шасси, которые часто подламывались. Пришлось усилить переднюю кромку крыльев и увеличить поверхность склеивания листов обшивки к нервюрам, чтобы избежать срыва обшивки при скоростях более 700 км/ч. Радикально решить проблему срыва обшивки удалось лишь заменив перкаль фанерой. Двигатель ПФ2 требовал еще более мощного охлаждения, поэтому заслонки водяного радиатора отодвинули с 385 мм до 410 мм, а маслорадиатора — с 225 до 260 мм. Аэродинамику самолета облагородили за счет сопряжения крыло-фюзеляж, обтекаемой формы лобового стекла и обтекателя втулки. Дополнительных результатов удалось добиться и за счет герметизации фюзеляжа. К сожалению, серийные машины уступали прототипу. Максимальная скорость была меньше на 10–20 км/ч, время набора 5000 м возросло на полминуты. Сильнее всего пострадала дальность полета: у серийных машин она была на 160–260 км меньше, чем у прототипа. Причиной этого было уменьшение запаса топлива и рост массы.
