Проблему малой продолжительности полета ЛаГГа на Ла-5 попробовали преодолеть, установив пять топливных баков. Пятибачные машины оказались тяжелыми — вялыми в маневре и сложными в пилотировании. Кожедуб вспоминал, что по прибытии на фронт ему достался самолет с пятью баками, поскольку никто в полку не желал летать на этой машине. В дальнейшем на Ла-5 вернулись к трем бакам.
В теории Ла-5 не уступал по скорости основному противнику — истребителю Bf. 109F. На практике же все обстояло не так хорошо. Как и на ЛаГГе, мотор Ла-5 плевался маслом, забрызгивая фонарь кабины. Летчики предпочитали летать с открытым фонарем, створку маслорадиатора обычно открывали на максимальный угол, а хвостовую опору шасси в полете не убирали. Как результат — увеличивалась против расчетного лобовое сопротивление и падала скорость. Реально Ла-5 по скоростным показателям уступал «Фридриху».
В конце 1942 г. на Ла-5 поставили форсированный мотор М-82Ф. С января завод в Горьком начал сдавать первые Ла-5Ф, поступившие на фронт в марте 1943 г.
Единственным внешним отличием Ла-5Ф от Ла-5 являлась литера «Ф» на капоте двигателя. Позже была уменьшена высота гаргрота и установлен новый фонарь кабины, близкой к каплевидной формы.
Из-за нехватки особых смол фюзеляжи делали не из дельта-древесины, а из обычной сосны.
Дальнейшее совершенствование истребителя связано с установкой двигателя М-82ФН с непосредственным впрыском топлива в цилиндры. Внешне Ла-5ФН легко отличить по воздухозаборнику над капотом мотора. Характеристики самолета заметно улучшились. Советские летчики наконец-то получили истребитель, реально не уступавший мессершмиттам.
Неудивительно, что боевое крещение Ла-5 состоялось под Сталинградом. С лета 1942 г. сюда направлялись лучшие самолеты и лучшие летчики ВВС. Войсковые испытания Ла-5 проходили в 49-м ИАП, в 28 воздушных боях летчики полка сбили 16 вражеских самолетов. Первые полки, летавшие на Ла-5, несли очень тяжелые потери — сказывалась недостаточная подготовка летчиков. К примеру, в середине августа на Волгу после 15-дневного переучивания с ЛаГГов на Ла-5 был отправлен 240-й ИАП майора Солдатенко — тот самый, в котором с весны 1943 г. воевали прославленные асы Кожедуб и Евстигнеев. Полк принимал участие в боях всего десять дней, после чего его пришлось отвести в тыл. С 20 по 29 августа летчики 240-го ИАП совершили 109 боевых вылетов, провели 58 воздушных боев и сбили 10 самолетов противника. В самом же 240-м полку через десять дней боев осталось в строю всего несколько летчиков во главе с командиром.
Летчики 116-го ИАП в ходе Сталинградской битвы сбили на Ла-5 57 вражеских самолетов, собственные потери составили 22 летчика и 37 истребителей. Лейтенант П.А.Гнидо из 13-го ИАП сбил на Ла-5 семь Не 111, пытавшихся доставить грузы окруженной группировки Паулюса. Всего в боях над Сталинградом он одержал десять побед (семь сбитых «Хейнкелей» и три Bf 110, один из «Мессершмиттов» Гнидо таранил); 13-й ИАП получил Ла-5 в ноябре 1942 г.
Одним из первых провел воздушный бой на Ла-5 против Fw- 190 в декабре 1942 г. командир 169-го ИАП (63-й ГИАП) А.А.Федотов. Исход поединка оказался в пользу советского летчика и истребителя Лавочкина. В этом полку на Курской дуге заново открыл свой боевой счет легендарный Алексей Маресьев.
В числе первых Ла-5 получил 3-й ГИАП. До 6 декабря 1941 г. полк имел 155-й номер. В августе 1942 г. 3-й ГИАП перевооружили истребителями Ла-5 1-й производственной серии. Полк находился в резерве Ставки Верховного Главнокомандования, в ноябре его направили под Сталинград.
Одним из самых известных пилотов 3-го ГИАП был Петр Базанов, закончивший летное училище в мае 1942 г. В полк он прибыл в августе, как раз в момент освоения личным составом самолетов Ла-5. В конце октября 3-й ГИАП был направлен на Калининский фронт, где находился всего несколько дней, пока не поступил приказ на перебазирование под Сталинград.
Свою первую победу Базанов одержал 5 декабря, сбив транспортный Ju-52/3 т. Трехмоторный самолет упал почти на границе аэродрома базирования истребителей 3-го ГИАП. Транспортник стал настоящим подарком для летчиков и техников: чрево самолета было набито провизией, медом, сигаретами. В тот же день Базанов сбил еще один Ju-52/3 т. 11 декабря Ла-5 гвардейского полка перехватили группу из 18 Ju-52/ 3m, летевших под эскортом истребителей. Базанов сбил три самолета.