На новой модификации использовался такой же мотор М-105ПФ мощностью 1180 л с, как и на Як-7, по в конструкции вместо дерева стал широко использоваться дюраль, что позволило снизить вес и увеличить прочность самолёта. Вооружение состояло из одной 20-мм пушки IIII5AK и одно! о (левого) 12.7-мм пулемета УБС, как на Як-7ДИ. Скорость Як-9 увеличилась до 600 км, час па высоте 4260 м. Потолок составлял 11125 м, а высоту 5000 м самолет набирал за 5,1 минуты. Время виража составляло 16–17 секунд.
Як-9 был запущен в серийное производство на заводе в Новосибирске в октябре 1942 года, а первые самолёты уже в декабре поступили на вооружение 42 ИАП. участвовавшего в советском контрнаступлении под Сталинградом. В январе 1943 года к выпуску Як-9 приступил завод № 166 в Омске, а завод № 82 продолжал производство Як-7 до начала 1944 года. Когда он переключился на постройку Як-9У. До конца войны было выпущено 14579 Як-9 различных модификаций. Производство истребителя завершилось в 1948 году, к)т ому времени было построено 16769 Як-9.
После выпуска всего 500 Як-9. на конвейерах его сменила модификация Як-9Т. Па этом самолёте 20-мм пушку ШВАК заменили 37-мм пушкой НС-37. Увеличение массы вооружения (со 168,3 до 315,5 кг) и большая отдача пушки потребовали усиления конструкции фюзеляжа. Кабину пилота перенесли па 0,4 м назад. Скорость и маневренность самолёта незначительно ухудшились. Поскольку боезапас пушки составлял 30 снарядов, пилоты использовали пулемет У КС для пристрелки, после чего давали короткую очередь из двух-трех снарядов из НС-3 7. Пушка была очень грозным оружием — двух попаданий было достаточно, чтобы уничтожить любой тип вражеских самолётов.
Первые серийные Як-9Т появились в марте 1943 года, а в период с 5 июля по 6 августа они проходили войсковые испытания в составе 16-й Воздушной Армии под Курском. 34 Як-9Т сбили 49 из 110 самолётов противника, уничтоженных Воздушной Армией, потеряв 12 самолетов. Для сравнения, другие подразделения, вооруженные истребителями Яковлева, потеряли за тот же период втрое больше машин. Первоначально па Як-9Т летали командиры подразделений и эскадрилий, а затем ведущие пар. Ведомыми были обычные Як-9 с 20-мм пушками, в задачу которых входило прикрытие Як-9Т. Эта модификация была одной из самых популярных, было построено 2748 самолётов. Позднее, в 1945 году, появился Як-9 К с ещё более мощным вооружением — на нём была установлена 45-мм пушка НС-45. Это было очень мощное орудие, по оно имело очень сильную отдачу, которая постепенно разрушала планер истребителя, а также большой вес, негативно сказывающийся на скорости и маневренности. Выло выпущено всею 53 Як-9К.
