Первая партия предсерийных истребителей, которым присвоили обозначение Як-1, поступила в 11-й ИАП (Истребительный Авиационный Полк), базировавшийся в подмосковной Кубинке. Третий прототип продолжал использоваться для доводочных испытаний. 11-й ИАП без проблем освоил Як-1. а в ноябре 1940 года были закончены испытания третьей опытной машины, после чего самолёт был принят на вооружение. Осенью 1940 года серийное производство Як-1 было развернуто на заводах № 301 в Москве и № 292 в Саратове, где машина Яковлева сменила на конвейере неудачный истреби гель №-28, построенный в количестве лишь пяти экземпляров. Завод № 301 выпускал Як-1 до 1941 года, успев построить всего 117 самолётов, зато в Саратове производство продолжалось до июля 1944 года и было построено в общей сложности 8550 истребителей.
Первые серийные Як-1 имели максимальную скорость 560 км/час на высоте 4750 м, потолок составлял 9900 м, а высоту 5000 м машина набирала за 6,8 минуты. Истребитель совершал разворот за 19–20 секунд. Его вооружение состояло из одной 20-мм пушки ШВЛК п двух 7,62-мм пулемёт]? IIIKAC. После нападения в июне 1941 года фашисткой Германии на СССР, стало ясно, что пулемёты обладают малой поражающей способностью. Кроме того, они, как и пушка, часто отказывали в бою.
С лета 1942 года пару пулемётов ШКАС заменили одним 12,7-мм пулеметом УБС, что позволило увеличить огневую мощь и несколько снизить вес самолета. Як-1 раннего выпуска также были оснащены шестью направляющими для неуправляемых снарядов РС-82. Это оружие предназначалось для воздушного боя. н о оказалось, что его можно эффективно использовать против наземных целей. В общей сложности 1148 Як-1. было оснащено направляющими для ракет, но в мае 1942 гола их сняли, так как они создавали дополнительное сопротивление, снижавшее лётные характеристики истребителя в воздушном бою.
Бронезащита пилота и топливных баков была явно недостаточной — Як-1 легко вспыхивал от попаданий вражеских пуль. Что было ещё хуже для пилота, фонарь кабины заклинивало на пикировании, а это затрудняло покидание самолёта в случае необходимости. Учитывая также низкое качество советского плексигласа, быстро становившегося мутным, многие пилоты летали с открытым фонарём кабины, что увеличивало сопротивление и снижало скорость. В процессе производства бронирование было усиленно, а топливные баки защитили протектором.
Зимой 1941 года в Саратове изготовили 830 Як-1, оснащенных убирающимся лыжным шасси. Будущий ас Борис Еремин, служивший тогда в 296-ом ИАП, летал на таком самолете. Он вспоминал, что характеристики этого самолёта были хуже, чем у стандартного Як-1 из-за увеличившегося веса и повышенного сопротивления лыж. Кроме того, усложнилось техническое обслуживание машины. Случалось, что лыжа вываливалась в полёте из своей ниши из-за неисправности, боевого повреждения или даже при энергичном манёвре, что делало самолёт плохо управляемым. Кроме — т ого, пилоту было необходимо соблюдай, осторожность при посадке, поскольку самолет имел склонность к капотированию большую, чем с колесным шасси. Конструкция лыж была недостаточно прочной и они постоянно требовали ремонта. Поэтому Як-1 с лыжным шасси использовались только зимой 1941/42 годов. По всей видимости, уцелевшие машины этого типа были в дальнейшем оснащены обычным шасси.
