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.
В течение лета 1942 года в конструкцию Як-1 внесли ряд существенных изменений. Помимо установки вместо двух пулеметов ШКАС одного 12,7-мм УБС, изменили конструкцию фюзеляжа — уменьшили высоту гаргрота и поставили каплевидный фонарь, значительно улучшив обзор пилоту. Голова последнего была защищена сзади бронестеклом. С 1942 года на истребители устанавливался мотор М-105ПФ, мощность которого возросла до 1180.т.е., соответственно выросла и максимальная скорость — она составила 590 км/час. Время набора высоты 5000 м сократилось с 6,8 до 5,9 минут. Эта модификация пошла в серию в сентябре 1942 года под обозначением Як-1 Б. и из 8670 построенных Як-1, 4188 самолётов относились к этому типу.
Як-1 Б оказался настолько удачным, что несколько воздушных асов предпочитали его модификации Як-9, которая была более тяжелой и менее маневренной. Сергей Луганский был одним из асов, воевавших на Як-1 почти до конца войны.
Ещё одной модификацией был Як-1 облегчённый. Деревянную хвостовую часть па нем заменили цельнометаллической. Броня, протектор топливных баков, радио и другое оборудование с этого самолёта были сняты, так же как и пулемёты — осталась только пушка. Это позволило уменьшить массу машины на 160 кг и увеличить ее потолок. Десять самолётов поступило в ПВО Москвы, а ещё 20 были посланы на фронт под Сталинград. Управляемые опытными пилотами эти истребители могли на равных вести бой Bf 109G-2, но для средних пилотов отсутствие бронирования и слабое вооружение не подходили.
В марте 1940 года, когда Як-1 ещё проходил испытания, Яковлев представил проект двухместного учебно-тренировочного истребителя, получившего обозначение УТИ-26. По внешнему виду и конструкции он был похож на Як-1, унаследовав достоинства и недостатки последнего. Его вооружение состояло только из двух пулеметов ШКАС \ а конструкция планера была усилена. После испытаний самолёт был запущен в серию на заводе № 301 под обозначением Як-7УТИ, сменив на конвейере Як-1. Первоначально Як-7УТИ предназначался только для обучения, но поскольку его лётные данные были близки к Як-1, в августе 1941 года было принято решение превратить Як-7 в полноценный истребитель.
В задней кабине самолёта установили бронеспинку, непротектированные бензобаки заменили протектированными, установи ли систему заполнения баков нейтральным газом. Вооружение состояло из одной пушки ШВАК, двух пулемётов ШКАС и шести направляющих для реактивных снарядов РС-82. На истребителе сохранился фонарь задней кабины, что позволяло её для перевозки техников или грузов при перебазировании. По сравнению с Як-1. скорость Як-7 осталась прежней. А маневренность несколько ухудшилась. Шасси Як-7, усиленное. Чтобы выдерживать посадки неопытных пилотов, отлично вело себя в суровых эксплуатационных условиях полевых аэродромов. Самолёт имел хорошие штопорные характеристики, а его управляемость по сравнению с Як-1 улучшилась из-за более передней центровки и изменения сот ношения между площадями руля высоты и стабилизатора. Як-7 в варианте истреби геля был запущен в производство, и первые серийные самолёты поступили в 172-й ПАП в сентябре 1941 года.