Летом 1942 года на Як-1 установили форсированный по наддуву двигатель М-105ПФ, при этом увеличение можности на высоте 700 метров составило свыше 200 л. с. В результате максимальная скорость возросла у земли на 27 км/ч, а на высоте 5000 метров – на 7 км/ч, улучшилась скороподъемнось. Все это позволило ликвидировать премущества Ме-109Ф на малых и средних высотах. Як-1 с М-105ПФ серийно выпускались с июня 1942-го по июль 1944 года.
Тогда же истребители начали комплектовать пулеметами БС вместо ШКАС, что существенно повысило их огневую мощь. Высказывались пожелания поставить на Як-1 и 23-мм орудие ВЯ, но это орудие прижилось лишь на штурмовиках, а истребители оснащались преимущественно пушками Шпитального.
К осени 1942 года под Сталинградом у немцев появились новые истребители Ме-109Ф-4 и Ме-109Г-2 (Bf109G-2), оснащенные более мощным (на 200 л. с.) и высотным двигателем ДБ-605А1 (DB-605A1). Резервов же мощности у М-105 больше не было, и улучшить летные данные Як-1 можно было лишь путем снижения его веса и аэродинамического сопротивления.
В мае 1942 года на испытания предъявили облегченный истребитель-перехватчик № 33–60. С него сняли один пулемет ШКАС, коллиматорный прицел заменили кольцевым, сняли один баллон со сжатым воздухом и один бензиномер, протекторы с топливных баков и балки реактивных орудий, но приспособления для подвески РС-82 на всякий случай оставили. Каркас оперения сделали металлическим. Были и другие более мелкие изменения, что в итоге позволило облегчить машину на 162 кг. Всего построили 10 таких машин, переданных впоследствии в 12-й гвардейский иап 6-го иак ПВО Москвы. Испытания показали, что скорость истребителя увеличилась незначительно, но маневренные характеристики, включая скороподъемность, существенно улучшились.
Позже подобным путем пошли при изготовлении 20 машин 96-й серии. Но в любом случае улучшая одно – ухудшали другое, особенно сужая функциональные возможности машины.
Последней модификацией истребителя стал его облегченный вариант Як-1М «Москит» с мотором М-106П, предложенный осенью 1942 года. Дело в том, что после успешного завершения стендовых испытаний М-106П 9 декабря 1942 года Государственный Комитет Обороны (ГКО) принял решение о постройке модифицированного самолета Як-1М, но с двигателем, оснащенным двухскоростным нагнетателем. При этом ожидалось увеличение максимальной скорости до 670 км/ч на высоте 5500 метров.
Согласно проекту, Як-1М с М-106 еще сохранял гаргрот за кабиной летчика, а его существенным отличием от предшественника было крыло меньшей площади и сокращенное до минимума вооружение: мотор-пушка МП-20 (120 патронов) и синхронный крупнокалиберный пулемет БС (200 патронов), расположенный слева над двигателем.
В полном соответствии с постановлением ГКО и приказом наркома авиапромышленности новый истребитель изготовили к 15 февраля 1943 года, но обещанный мотор так и не появился, и вместо него пришлось использовать проверенный М-105ПФ. Правда, А. С. Яковлев направил главному конструктору двигателя В. Я. Климову запрос о возможности форсирования двигателя путем увеличения наддува, на что главный конструктор двигателя ответил:
«На Ваш запрос <…> сообщаю: на основании испытаний моторов М-106 наддув на первой скорости мотора М-105ПФ может быть поднят до 1100 мм.
А второй скорости из-за свойств топлива (из-за недостаточных антидетонационных свойств бензина 4Б-78. – Прим. авт.) наддув следует поставить 1050 мм с нормальным допуском.
Для возможности работы на разных наддувах нами спроектировано, испытано и облетано дополнительное устройство к регулятору наддува…»
Так была решена важнейшая задача – увеличение мощности двигателя, реализованное в М-105ПФ2 (ВК-105ПФ2). Сразу следует оговориться, что инициатива Яковлева самым благоприятным образом отразилась на летных данных не только самолетов ОКБ-115, но и истребителей С. А Лавочкина и бомбардировщика В. М. Петлякова.
Что касается истребителя Як-1М, то он стал прообразом Як-3 образца 1944 года.
Согласно статистике МАП, заводы № 292 и № 301 с 1940 по 1944 год построили 8719 самолетов Як-1 разных вариантов.
К 22 июня 1941 года авиапромышленность СССР выпустила 425 Як-1, но это не означало, что все они поступили в строевые части. Например, в авиации ВМФ из 42 Як-1, принятых до начала войны военными представителями ВВС Черноморского (ЧФ) и Краснознаменного Балтийского флотов (КБФ), имелись лишь семь и одиннадцать машин соответственно. Из них собрали только восемь – в 71-м иап КБФ и один – в эскадрилье управления ВВС ВМФ в Москве. Имелось также 62 машины (по другим данным – от 64 до 66) в Киевском Особом военном округе (20-й и 91-й иап), по 20 самолетов – в Ленинградском (158-й иап 5-й иад) и Западном Особом (123-й иап 10-й сад) военных округах, три «яка» – в Прибалтийском особом военном округе. Из них в боеготовом состоянии находилось 92 истребителя. Если учесть количество летчиков, освоивших новую технику, то картина получится еще хуже. К началу войны их было 36, и все в 20-м иап.