Машину вооружили четырьмя синхронными пушками НС-23С с боезапасом 300 патронов. Управление огнём — пневмоэлектрическое, дававшее возможность вести как раздельную стрельбу из двух верхних или двух нижних пушек, так и залповую из всех стволов сразу. У пилота стоял прицел ПБП-1Б. В носке правого полукрыла (в плоскости выпущенной стойки шасси) устанавливался фотопулемёт «Фэйрчайлд» тип 6.

По сравнению с Ла-7 значительно обогатилось приборное оснащение. Например, наконец-то поставили авиагоризонт. В комплектацию истребителя вошли радиополукомпас (его кольцевая рамка размещалась под остеклением фонаря за заголовником кресла пилота) и ответчик системы радиолокационного опознавания СЧ-3.

Первый экземпляр самолёта «130» построили в январе 1946 г. на заводе № 21 в Горьком. В следующем месяце машину перевезли в подмосковные Химки на завод № 301, куда перебазировалось ОКБ С. А. Лавочкина. Заводские испытания, в ходе которых лётчик A. А. Попов выполнил 30 полётов, завершились в мае 1946 г.

На государственные испытания в НИИ ВВС самолёт предъявили 9 июня. Ведущими по машине были инженер-лётчик В. И. Алексеенко и лётчик А. Г. Кубышкин. В облёте нового истребителя также участвовали лётчики А. Г. Прошаков, B. И. Хомяков, А. Г. Терентьев, Трофимов, А. П. Супрун, И. В. Тимофеенко, В. Г. Масич, А. Г. Кочетков, Ю. А. Антипов, Л. М. Кувшинов и Г. А. Седов.

Первые же полёты выявили серьёзные дефекты, связанные с устойчивостью, управляемостью самолёта и его вооружением. Через месяц машину вернули для доработки в ОКБ-301. Через 17 дней, после ряда переделок, испытания продолжили. Они закончились 10 октября с положительным результатом. Такой долгий срок объяснялся тем, что почти полтора месяца ушли на замену вышедшего из строя двигателя и отладку вооружения. Всего по программе тогда выполнили 112 полётов.

НИИ ВВС занимался не только испытаниями, но и доводкой этой машины. В частности, в его стенах доработали систему управления, приведя к норме усилия на ручку управления. Институт сделал то, что оказалось не по силам ОКБ. Одновременно по рекомендации будущего академика Г. П. Свищева заострили носик профиля центроплана (на него наклепали накладку), заметно улучшив штопорные свойства самолёта.

В акте по результатам государственных испытаний пилоты отмечали: «Оборудование кабины самолёта „130“ выполнено значительно лучше, чем на серийном Ла-7. Наличие радиополукомпаса, авиагоризонта, дистанционного компаса и ответчика СЧ-3 позволяют пилотировать самолёт в сложных метеоусловиях и успешно вести боевую работу. Пользоваться основными рычагами управления удобно и легко… По своим габаритам кабина вполне удовлетворяет лётчика-истребителя, посадка удобная и при длительном полёте не утомляет лётчика… Обзор вперёд и в стороны хороший, назад обзору мешает рамка РПК». Испытатели сочли, что обзор из кабины нового истребителя лучше, чем у Ла-7 или немецкого FW 190А и американского P-47D «Тандерболт» (два последних тоже испытывались в НИИ ВВС).

Техника пилотирования самолёта «130» была близка к применявшейся на Ла-7. На рулении машина вела себя хорошо, взлёт производился без всяких проблем. После отрыва и при наборе высоты устойчивость оказалась вполне достаточной. Горизонтально самолёт мог лететь с брошенной ручкой. Техника выполнения фигур высшего пилотажа — идентичная предшественнику. Самолёт был вполне доступен лётчикам средней квалификации. Ликвидация предкрылков привела к исчезновению неприятностей, связанных с их несинхронным выпуском. Сваливание в штопор стало предупреждаться лёгким вздрагиванием самолёта. Вход в штопор получался не резким, и лётчик без особого труда мог парировать его движением педали в противоположную сторону. Поведение самолёта в штопоре — такое же, как у Ла-7.

Истребитель пикировал устойчиво, без тенденций к затягиванию и без закручивания. Первоначально лётчикам разрешили разгоняться на пикировании до 700 км/ч, но испытатели выяснили, что это ограничение можно довести до 750 км/ч.

В конце испытаний, в последних 10–12 полётах, неожиданно выявился ещё один недостаток. При посадке после даже небольшого подпрыгивания («козла») самолёт стремился накрениться на правую консоль. Причиной этого сочли деформацию ранее наклёпанного на центроплан дополнительного носка-накладки.

В НИИ ВВС самолёт «130» сравнивали с другими советскими истребителями того времени. По дальности и продолжительности полёта он имел значительное преимущество перед Ла-7, Як-3 и Як-9У, что могло быть эффективно использовано для сопровождения бомбардировщиков на полный радиус их действия, но при условии дальнейшего увеличения запаса горючего (это позже привело к созданию Ла-11).

Секундный залп четырёх пушек самолёта «130» тоже был выше, чем у всех названных выше истребителей. Дополнительное приборное и навигационное оснащение позволяло ему работать днём во всём диапазоне высот в простых и сложных метеоусловиях. Однако ночью машина использоваться не могла.

Прицел ПБП-1Б за бронестеклом козырька пилотской кабины.

Очень интересны оказались результаты учебных воздушных боёв. Бои с Ла-7 однозначного ответа не дали: самолёты были равноценны в горизонтальном и вертикальном манёвре на высотах 2000–6000 м. Они гонялись друг за другом по 20–25 минут, попеременно заходя в хвост «противнику» на дальность прицельного огня. Як-3 при маневрировании на горизонталях на высотах 3000–5000 м имел незначительное преимущество перед истребителем «130». Он заходил в хвост последнему на дистанцию 200–300 м через пять-шесть виражей. В этом диапазоне высот «як» оказался лучше и в вертикальном манёвре.

В то же время в НИИ ВВС выявили 117 дефектов самолёта, его оборудования и вооружения. Но это не стало препятствием для рекомендации о запуске машины в серийное производство. Когда 18 октября 1946 г. утвердили акт о государственных испытаниях самолёта «130», уже были выпущены первые серийные машины, названные Ла-9.

В середине 1946 г. Ла-9 запустили в серийное производство на заводе № 21 в Горьком под обозначением «изделие 48» (или «тип 48»). На серийных истребителях общую ёмкость бензобаков довели до 850 л, что несколько увеличило радиус действия. Первые четыре машины построили в августе, но военные их не принимали, поскольку отсутствовал утверждённый эталон. Все выявленные на государственных испытаниях недостатки разбили на несколько групп; 17 наиболее существенных дефектов требовалось устранить с самого начала серийного производства. Поэтому уже собранные истребители подвергались доработкам. Лишь с 20 декабря Ла-9 стали сдавать заказчику. До конца года изготовили 15 экземпляров.

Горьковские машины имели восьмизначные серийные номера: первые две цифры «48» обозначали номер изделия, следующие две — номер завода, очередные две — номер серии и две последних — номер самолёта в серии.

Полномасштабное серийное производство развернулось в 1947 г. В мае этого года лётчики А. Г. Терентьев и К. Ф. Волынцев провели в НИИ ВВС контрольные испытания двух машин 4-й серии, № 48210410 и № 48210425, подтвердившие полученные ранее характеристики. Дальность полёта за счёт увеличения запаса бензина выросла. При полётном весе 3675 кг в первый самолёт заливали 850 л горючего, а во второй — 825 л. Техническая дальность на наивыгоднейшем режиме (высота 1000 м, приборная скорость 381 км/ч) составила 1955 км при продолжительности полёта 5 ч 9 мин против 1735 км и 4 ч 30 мин у опытного образца. Скоростная дальность в полёте с приборной скоростью 430 км/ч на высоте 6000 м составила 1060 км при продолжительности 3 ч 21 мин.