A típus számozásának ellentmondva a [[Jak–9]]-es modellek leváltására lett kifejlesztve. A fő célkitűzés a [[Jakovlev]] által tervezett modelleknél a lehető legjobb teljesítmény elérése volt a meglévő forrásokból. A további fejlesztések alapjául a sikeres Jak-1MJak–1M modell szolgált. A fejlesztés annyira sikeresnek bizonyult, hogy a [[Messerschmitt Bf 109]] és [[Focke-Wulf Fw 190]] gépeket használó német pilótáknak a [[Luftwaffe]] harcászati szabályzata szerint a fordulóharcot 4000m4000 m (később [[La-7La–7]]-esseltel szemben 5000 5000mm) alatt a szovjet gépekkel kerülni kell.
A [[Jak-1|Jak–1M]]-nél a szárnyméretek csökkentek, az orrban elhelyezett olajhűtőt 2két kisebb, immáron a szárnyakban elhelyezett hűtő váltotta fel, a törzs hátsó részét megrövidítettéklerövidítették és egy részből álló, jó kilátást biztosító kabintetővel látták el, valamint több kisebb változást is eszközöltek, melyeknek eredményeként megszületett a fentebb említett képességekkel bíró félelmeteskorszerű vadászrepülőgép. A modellt tovább finomítva a gép testét vastagtöbb rétegű,rétegben szilárd ellenállásúvastag viaszréteggelviaszborítással látták el. A típust Klimov VK–105PF, Klimov VK–105PF–2 valamint Klimov VK–107A motorokkal szerelték. Az [[1945]]-ös években kísérletek folytattak a vegyes üzemű meghajtás kialakítására. A vegyes üzemű meghajtás kísérletei során a Jak–3 modelleket VK–105 motorral és Glusko RD–1 folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművel látták el, az eredmény a 782 km/h sebesség elérése lett. A kísérleti típus a Jak–3 ZSRD''Jak–3ZSRD'' jelölést kapta ám sorozatgyártásra sosem került a gázturbinás sugárhajtóművek térhódítása miatt.
A típus azonban nem volt tökéletes, ugyanis néhány órás! üzemidőre méretezték, főleg a Hispano-Suiza motor alapján készült Klimov motorral voltak problémák. (a Me-''Bf 109-es'' átlagos élettartama 9,5 óra volt!). Néhány órás üzemszünet alatt a motor elejtetteolajnyomása kritikus szintre csökkent („elejtette” a kenőolajat), ezért újraindítás után a motor egy időre kenés nélkül maradt, ha kézi szivattyúval nem létesítettek az olajrendszerben túlnyomást. Szovjetunióban a háború után a típus elromlott példányait már nem javították, hanemegyszerűen selejteztékleselejtezték.
