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.
Хотя Як-9К мог успешно действовать против целей на земле, основной его задачей была борьба с бомбардировщиками противника — к тому времени это были в основном Fw 190Jabo. Для их уничтожения мощность 45-мм снаряда была чрезмерной, что возможно также стало одной из причин прекращения выпуска Як-9К.
Модификация Як-9Д имела увеличенную вместимость топливной системы, дальность полёта истребителя возросла с 660 до 900 км. Но увеличение веса топлива сказалось на лётных характеристиках истребителя, а недостаточная зашита топливных баков сделала его более уязвимым. Як-9Д в полках использовались вместо Як-9 других модификаций, что вызвало ряд проблем. Як-9Д не могли совершать полёты на полную дальность, поскольку их были не способны сопровождать остальные истребители, которым, в свою очередь, приходилось лететь на пониженной скорости, чтобы не ломать строй. Як-9Д не пользовался особой популярностью, и многие пилоты летали на нем с пустыми дополнительными топливными баками. Обычно зги истребители доставались молодым пилотам. Всего было выпущено 2934 самолёта этой модификации.
В 1944 году был создан Як-9ДД, построенный в количестве 399 машин. Этот истребитель мог нести ещё больше топлива, дальность полёта увеличилась до 1300 км, но за что пришлось заплатить существенным ухудшением летных характеристик. В августе 1944 года группа таких самолётов совершила беспосадочный перелёт из Бслмдов в Бари, Италия, чтобы обеспечить воздушную поддержку югославским партизанам Тито. По-видимому, самым нелюбимым среди пилотов был Як-9Ь. способный нести в отсеке за кабиной четыре 100-кг бомбы (или эквивалентное по весу количество противотанковых авиабомб). Было построено немногим более 100 самолётов этого типа.
Полковник Шинкаренко большую часть войны командовал 42 ИАП, в котором проходили войсковые испытания многие модификации истребителей Яковлева, включая Як-7-37 и первые Як-9. Теперь он был назначен командиром 130 НАД (Истребительной авиадивизии), состоявшей из 168 и 909 ИАП. вооруженных Як-9Б, и 409 ИАП на Як-9Т для сопровождения. С ноября 1944 года они воевали в Польше, но без нормального бомбардировочного прицела бомбометание было неточным. Погрузка бомб на самолёт была крайне трудоёмкой, а лётные характеристики загруженной машины резко снижались.
Па всём протяжении войны низкая технологическая дисциплина на предприятиях авиапромышленности приводила к снижению лётных характеристик советских самолётов, включая истребители Яковлева. Части конструкции были плохо подогнаны друг к другу, их поверхность была грубой. Нередки были случаи, когда в выхлопных патрубках находили ветошь, а в фюзеляже — забытый инструмент. Хорошо известен один дефект, который чуть было не сыграл роковую роль в судьбе Яковлева.
Летом 1943 года, во время воздушного боя, у одного из Як-9 оторвалась обшивка крыла и самолет потерпел катастрофу. После ряда подобных случаев Сталин вызвал к себе Яковлева, обвинил его в саботаже и потребовал в кратчайшие сроки исправить сложившееся положение. Расследование показало, что существовал ряд причин, повлекших катастрофы. Помимо недостаточной прочности крыла, сказался дефект окраски. Испытывая недостаток в одном из компонентов зеленой краски, на химическом заводе провели его несанкционированную замену. Оказалось, что новый компонент вступает в химическую реакцию с клеем, на котором крепилась тканевая обшивка крыла. Технология производства краски была восстановлена, конструкцию крыла усилили, а заводские бригады отремонтировали самолёты в строевых частях.