Планом на 1941 г. предписывалось изготовить 2960 истребителей ЛаГГ-3.
До 22 июня удалось выпустить 322 самолета, темп выпуска отставал от запланированного, контрольная цифра плана на 1 июля 1941 г. — 805 ЛаГГов. Сказывалась недоведенность конструкции из-за крайней спешки с запуском самолета в серию. Кроме того, у Лавочкина возникли проблемы с Горьковским заводом. Из 100 человек недавно образованного КБ из Химок в Горький согласилось переехать не более тридцати, остальные работники, причем далеко не самые худшие, остались с Гудковым.
Лавочкина на Волге приняли далеко не с распростертыми объятиями — завод давно и успешно выпускал И-16 и не горел желанием осваивать совершенно новую конструкцию, тем более, что в Горьком М. М. Пашинин спроектировал истребитель на 60 % унифицированный с И-16. Его-то и хотели делать заводчане. Но все же, в январе 1941 г. главный конвейер сборки ЛаГГ-3 уже занимал половину сборочного цеха завода № 21, на второй половине все еще шел выпуск И-16 тип 29. Первый ЛаГГ, изготовленный в Горьком, поднялся в воз дух с заводского аэродрома 23 января 1941 г., однако военной приемкой он был принят только 24 февраля.
С началом серийного производства появились проблемы качества — штучное производство всегда «ювелирнее» массового. Из частей, куда отправляли новые истребители стали приходить рекламации — самолеты недодавали скорости (окраска самолета, а не полировка «рояля»), подламывались стойки шасси (дополнительные два топливных бака), происходили отказы вооружения и механизмов уборки-выпуска шасси. В результате проведения доработок по результатам испытаний опытных машин и установки по требованиям заказчика дополнительного оборудования, масса серийных ЛаГГов выросла на 70 кг, максимальная скорость полета упала до 550–555 км/ч, снизилась дальность полета.
Вооружение самолетов первых трех серий состояло из пяти пулеметов — одного БК (вместо пушки), двух БС и двух ШКАС. Интриги и технические трудности, связанные с разработкой пушки МП-6, привели к аресту Л. Г. Таубина и прекращению работ по новой авиационной скорострельной пушке. Контрольные испытания (КИ) ЛаГГ-3 первой серии закончились в НИИ ВВС 20 июня 1941 г., фактически это были государственные испытания, поскольку первый раз госиспытания И-301 не прошел. В ходе КИ удалось выявить массу конструктивно-производственных и эксплуатационных дефектов, устранять которые пришлось уже во время войны.
В процессе производства истребителей ЛаГГ-3, начиная с 4-й серии, центральный БК заменили пушкой ШВАК (при этом правый БС пришлось снять), а под плоскостями крыла оборудовали узлы подвески реактивных снарядов и бомб (три-четыре PC под каждой плоскостью или по одной бомбе). Установка на крыльях автоматических предкрылков (впервые появились на ЛаГГ-3 15-й серии) позволила улучшить маневренность самолета в горизонтальной плоскости — хоть частично компенсировать рост массы и ухудшение аэродинамики серийных ЛаГГов.
