Нехватка на фронте бомбардировщиков и штурмовиков вынуждала применять для поддержки своих войск истребители. В связи с этим весной 1942 г. на Як-1 стали монтировать бомбодержатели для подвески бомб массой от 25 до 100 кг. Мера эта оказалась совершенно неоправданной; с бомбами на внешней подвеске самолет становился трудноуправляемым, мощности двигателя М-105ПА явно не хватало для возросшей массы самолета. В строевых частях, как правило, замки и ухваты для бомб снимались, а истребители использовались по своему прямому назначения -для уничтожения самолетов противника.
Як-1 превосходил по своим характеристикам Bf 109Е, но в 1941 г. появился "Фридрих" - Bf 109F, которому Як проигрывал в скорости и скороподъемности. Для восстановления статус-кво необходимо было поднять мощность М-105. Одним из способов повышения мощности стало снижение высотности. Опыт воздушных боев показал, что на Восточном фронте боевая работа ведется в основном вблизи земли, поэтому снижение высотности было оправданным. С июня 1942 г. на Як-1 ставился мотор М-105ПФ, мощность которого была увеличена примерно на 200 л.с. за счет снижения высотности и форсирования по наддуву. Только с установкой этого мотора Як-1 получил некоторое преимущество в скорости перед Bf 109F на малых и средних высотах. Форсирование М-105 проводилось по инициативе инженеров КБ Яковлева, в то время как мотостроители возражали против такой несогласованной с ними модернизации двигателя. Более мощный двигатель, конечно же, сулил немало преимуществ, но породил и хорошо знакомые еще по испытаниям И-26 в НИИ ВВС проблемы: при наборе высоты следовало внимательно следить за температурой воды и масла, а через каждые 2500-3000 м делать горизонтальные площадки.


Як-1 с улучшенным обзором (войсковые испытания)
Больным местом всех Яков считалось выбивание масла и забрызгивание им прозрачной части фонаря кабины. Особенно ярко данный дефект проявлялся на Як-1 с М-105ПФ, поэтому летчики на фронте часто летали с открытым фонарем, справедливо полагая, что хороший обзор в бою стоит 10-15 км потерянной скорости. Именно плохой обзор из-за забрыз-гивания плекса маслом и был причиной полетов с открытом фонарем, а вовсе не привычка пилотов к открытым кабинам поликарповских "ястребков".
Так получилось, что в работе по совершенствованию Як-1 конструкторы все время догоняли своих визави из фирмы Мессершмитт А.Г. Только поступил в войска Як-1 с М-105ПФ, не уступавший Bf 109F, как немцы "выдали" 109G, превосходивший по своим характеристикам Як. Произошло это в критический момент - осенью 1942 г. - в ходе боев за Сталинград. Немцы повышали боевую эффективность "мессеров" в первую очередь за счет роста мощности моторов. Для нас такой путь был неприемлем. Оставалось снижение полетной массы и совершенствование аэродинамики. Снизить массу Яка можно было или за счет замены деревянных элементов конструкции на металлические, или за счет снятия оборудования. В 1942 г. с алюминием в стране было напряженно, поэтому оставалось только снимать все, что можно. "Вылизывалась" аэродинамика машины. Всю осень 1942 г. конструкторы лихорадочно искали резервы повышения максимальной скорости Яка. Вновь ввели уборку хвостового колеса, переделали капоты моторов и кок винта, выхлопные патрубки выполнили реактивными. По рекомендации ЦАГИ был осуществлен ряд улучшений внутренней аэродинамики самолета. Улучшенный Як-1 испытывал-ся в ЛИИ в октябре 1942 г., его максимальная скорость возросла в зависимости от высоты полета на 10-15 км/ч. Ресурсы улучшения аэродинамики Як-1 оказались практически исчерпанными. Все же, несмотря на столь малый прирост скорости, Як практически сравнялся по этому параметру на малых высотах с Bf 109G, а по горизонтальной маневренности превосходил своего противника. Серийное производство Як-1 с улучшенной аэродинамикой началось в декабре 1942 г. и продолжалось до июля 1944 г.
В целях уменьшения массы начиная с сентября 1942 г. с Яков в пожарном порядке снимались пулеметы ШКАС, радиостанции, деревянное хвостовое оперение заменялось металлическим. Подобными мероприятиями удалось облегчить истребитель на 137 кг. Максимальная скорость выросла ненамного, зато улучшились скороподъемность и маневренность.