Испытания носили достаточно странный характер. Поскольку из-за неудовлетворительного функционирования систем осуществлять полет на полных оборотах двигателя продолжительностью более 2,5–3 минут было невозможно, часть пунктов из программы испытаний была исключена, а часть характеристик снималась «поэтапно». Так, приходилось «…набор высоты (при определении максимальной скороподъемности) производить с перерывами после каждых двух-трех минут работы мотора на полных оборотах… чтобы определить значения максимальных горизонтальных скоростей… каждый замер делать вдвое быстрее, то есть затрачивать на него не более трех минут»

На основании подобных «полуполетов», как прозвали подобные манипуляции в институте, было вынесено заключение, что И-26 способен развить оговоренные техническим заданием 586 км/ч скорости и набирать высоту 5000 м за 6 минут. Однако самолет, неспособный не только энергично маневрировать, но и в принципе находиться в воздухе продолжительное время, не мог расцениваться как боевой и был признан не прошедшим госиспытания. Тем не менее еще до окончания испытаний уже в феврале 1940 года было вынесено постановление о постройке войсковой серии из 25 машин, а в мае этого же года о начале серийного выпуска. И это при том, что испытания удалось пройти только третьему прототипу уже в ноябре, причем с рядом оговорок. В заключительном акте приемной комиссией указывалось: «…недоведенность конструкции самолета (шасси, пневмосистема), винто-моторной группы (наличие перегрева масла, плохая работа карбюраторов в диапазоне оборотов 1600–1900), а также несоответствие спецоборудования тактико-техническим требованиям ВВС КА (отсутствуют радиооборудование, ночные посадочные средства, генератор, бензиномер, вариометр и др.) снижают летные, эксплуатационные и боевые качества самолета И-26…»

На заводских испытаниях облегченный прототип развил скорость 575 км/ч на высоте 4600 метров. При этом по итогам испытательных полетов отмечалось, что истребитель, несмотря на имеющиеся дефекты, имеет хорошие пилотажные данные. Возможно, именно опыт конструирования легких тренировочных самолетов позволил Яковлеву создать простую в управлении, доступную для освоения летчику средней квалификации машину. Кроме того, как показали дальнейшие события, самолет мог быть легко освоен промышленностью даже при отсутствии высококвалифицированных кадров – достаточно сказать, что один из заводов, на которых был начат серийный выпуск истребителей Яковлева – саратовский авиазавод № 292 – еще в 1937 году носил наименование «Саркомбайн», а другой – завод № 301, – являлся ранее мебельной фабрикой Наркомлеса.

Получивший в серийном выпуске наименование Як-1 на первом этапе не расценивался как основная боевая машина истребительной авиации РККА. На 22 июня 1941 года в составе советских ВВС числилось всего 235 Яков, в том числе чуть больше сотни в Западных округах, но уже к середине 1942 года доля Яков в составе фронтовой авиации стала преобладающей. Хотя Як-1 еще не избавился от «детских болезней», уже в процессе выпуска шла упорная работа по устранению дефектов и улучшению параметров самолета.

За время выпуска самолет претерпел ряд модернизаций, в том числе изменивших облик машины – в частности, был убран высокий гаргрот за кабиной летчика, затруднявший обзор назад-вверх на машинах первых серий, а фонарь кабины принял каплевидную форму. Кроме того, был предпринят ряд мероприятий по совершенствованию систем охлаждения и улучшению аэродинамических характеристик, в том числе герметизация и изменение профиля туннелей масло– и водорадиаторов, формы патрубков, герметизация фюзеляжа и куполов шасси, при этом убирающейся стала и хвостовая опора. Одновременно были рассмотрены все возможные способы снижения массы самолета, включавшие в себя как совершенствование конструкции – в частности замена деревянного оперения металлическим, так и сокращение состава бортового оборудования, в том числе снятие одного из двух баллонов сжатого воздуха, масляного фильтра грубой очистки, одного из двух бензиномеров, протекторов бензобаков.

Все эти меры уже позволили получить существенную прибавку скорости до 35–38 км/ч. Кроме того, вместо 1050-сильного мотора М-105 был установлен форсированный М-105ПФ мощностью 1180 л.с. Изменилось и вооружение – вместо изначально устанавливавшихся в комплекте с мотор-пушкой ШВАК двух пулеметов ШКАС винтовочного калибра теперь в состав вооружения входил 12,7-мм пулемет БС. Кроме того, более тысячи серийных самолетов было оснащено пусковыми установками РС-82.

Воплощением осуществленных доработок стал истребитель Як-1Б, серийный выпуск которого был начат в сентябре 1942 года в соответствии с постановлением ГКО от 11 августа 1942 года. Уже в первый месяц было построено 10 машин, а с октября производство полностью переведено на выпуск этой модификации, продолжавшийся до середины 1944 года.

Всего истребителей типа Як-1, в течение длительного времени остававшихся самыми распространенными истребителями советских ВВС, было выпущено более 8,7 тысячи, из которых 4188 машин модификации Як-1Б и 273 «переходных».

Хотя по ряду характеристик Як-1 уступал истребителям Мессершмитта, все же тем не менее это была уже машина иного поколения, позволявшая советским летчикам более уверенно противостоять противнику.

В марте 1942 года газета «Красная звезда» сообщила о воздушном бое, ставшем известным как «7 против 25», проведенном в небе над Харьковом эскадрильей под командованием капитана Б. Еремина. 8 марта семь Як-1 встретились в воздухе с семеркой бомбардировщиков Ju.87 и Ju.88 под прикрытием 18 Bf.109. Советским истребителям удалось сбить пять «мессершмиттов» и два Юнкерса (по другим описаниям, четыре истребителя и бомбардировщик), не понеся потерь.

7 августа 1942 года восьмерка Як-1 32-го ИАП атаковала группу из 36 Ju.88 под прикрытием 10 Bf.109. Советские истребители доложили об уничтожении одиннадцати немецких самолетов, потеряв два Яка (оба летчика выбросились с парашютом).

Як-1 стал первым боевым самолетом эскадрильи «Нормандия», сформированной из французских летчиков, сражавшихся по соглашению с руководством движения «Сражающаяся Франция» в составе советской 303-й истребительной авиационной дивизии. Сформированный на основе эскадрильи 1-й иап «Нормандия – Неман» воевал на истребителях Яковлева (Як-1, Як-9, Як-3) до окончания войны, записав на свой счет 273 победы[13].

На Як-1 воевал и выполнявший боевые функции в составе войск ПВО единственный «женский» истребительный полк – 586-й иап[14], летчицы которого одержали не менее 19 документально подтвержденных побед. Некоторые из них продолжили службу и в «мужских» авиационных частях, в их числе одна из самых известных советских летчиц Второй мировой, младший лейтенант Лидия Литвяк, одержавшая до ее гибели в 1943 году, по данным М. Быкова, 5 побед в воздухе (ранее в советских источниках упоминали об 11 сбитых ею немецких самолетах).