С апреля по август 1943 года проходил испытания Ла-5, на котором был установлен двигатель М-71. Результаты оказались хуже ожидаемых, самолет развил скорость 612 км/ч у земли и 685 км/ч на высоте. На основании последующих испытаний в аэродинамической трубе был сделан вывод, что на низкие показатели повлияло неудовлетворительное качество изготовления машины, и самолет, соответствующий техническим требованиям, может достичь скорости 720–725 км/ч. Однако признание мотора М-71 неперспективным привело и к прекращению работ над Ла-5 М-71.

В 1943–1944 годах проходил испытания и высотный истребитель Ла-5 ТК-3, оснащенный турбокомпрессорами. Самолет достиг потолка 12 500 метров, однако полеты сопровождались перегревом мотора и сбоями в работе компрессоров, возможность серийного выпуска не рассматривалась.

И все же с появлением Ла-5ФН говорить о достижении превосходства в боевых характеристиках над самолетами люфтваффе было еще рано. Проведенные в феврале 1943 года исследования Ла-5 в аэродинамической трубе ЦАГИ показали, что его характеристики могут быть существенно улучшены за счет снижения аэродинамического сопротивления и улучшения герметизации внутреннего объема фюзеляжа.

Последующие испытания в аэродинамической трубе Ла-5 с герметизированным капотом мотора, измененным расположением тоннеля маслорадиатора и воздухозаборника, полностью закрытыми нишами шасси, в сочетании с рядом других доработок, дали основания рассчитывать на увеличение скорости на 35–45 км/ч, кроме того, улучшилось и охлаждение двигателя.

Дельта-древесину к этому времени в конструкции заменила сосна и береза, но в то же время благодаря сокращению дефицита алюминия благодаря поставкам по ленд-лизу появилась возможность существенно облегчить конструкцию благодаря установке металлических лонжеронов крыла и центроплана (что было со временем внедрено и в производстве Ла-5ФН).

С 14 декабря 1943 по 10 февраля 1944 года усовершенствованный самолет под обозначением продувок Ла-5 «206» прошел летные испытания. Результаты испытаний признали успешными и было принято решение строить второй прототип.

Ла-5 «эталон 1944 г.» совершил первый полет 2 февраля 1944 года. А уже в мае 1944 года под наименованием Ла-7 был начат серийный выпуск самолета, ставшего одним из лучших фронтовых истребителей Второй мировой войны.

Предполагалось вооружить самолет тремя пушками Б-20, однако к началу его выпуска пушка была не готова, и подавляющее большинство Ла-7 было выпущено с двумя пушками ШВАК. В «трехпушечном» варианте было построено, по разным данным, от 360 до 380 самолетов, при этом отмечалось, что качество пушек Б-20 оказалось ниже ожидаемого.

Характеристики Ла-7 позволили советским летчикам отныне не только уверенно вести оборонительный бой, но и атаковать противника, навязывая ему свои условия. При высокой маневренности Ла-7 имел скорость 597 км/ч у земли и 680 км/ч на высоте 6000 м, скороподъемность равнялась 1111 м/мин.

Конечно, самолет также не был лишен недостатков. Отмечались дефекты гидравлики, частые отказы мотора, большая нагрузка на органы управления. Многие из дефектов были при этом связаны не столько с конструктивными недоработками, сколько с низким качеством серийного выпуска, что влекло за собой и снижение характеристик серийных машин. Часть замеченных недочетов удавалось устранять уже в процессе серийного производства.

Одним из наиболее серьезных недостатков Ла-7 оказалась высокая температура в кабине, доходившая летом до +50°. Исправить положение удалось лишь частично – даже после ряда доработок она оставалась в диапазоне от +15° до +30°. Серьезным минусом Ла-7 (как, впрочем, и других советских самолетов) в сравнении с машинами других стран, в том числе немецкими, являлась низкая степень автоматизации управления. Однако необходимо принимать во внимание, что советская авиапромышленность, к сожалению, существенно уступала зарубежной как в уровне технологии, так и в культуре производства, и в этой ситуации создание такой машины, как Ла-7, действительно было выдающимся достижением.

На истребителях Лавочкина в разный период воевали многие советские асы. Исключительно на истребителях Ла-5 и Ла-7 сражались самый результативный ас союзников трижды Герой Советского Союза И.Н. Кожедуб, совершивший 330 боевых вылетов, в которых провел 120 воздушных боев и одержал 64 победы, и его однополчанин дважды Герой Советского Союза К.А. Евстигнеев, в 113 боях сбивший 52 самолета противника. Дважды Герой Советского Союза Н.М. Скоморохов, имевший на своем счету 46 побед, совершил на истребителях Лавочкина ЛаГГ-3, Ла-5 и Ла-7 более 600 боевых вылетов и провел 143 воздушных боя. При этом сам Н. Скоморохов ни разу не был сбит или подбит. 40 сбитых вражеских самолетов значилось на счету дважды Героя Советского Союза В.И. Попкова, также летавшего на самолетах КБ Лавочкина.

До окончания войны против Германии было выпущено около 4 тысяч истребителей Ла-7, из которых более 2950 самолетов были переданы в полки ВВС и около 200 машин в части авиации флота. Всего же до окончания выпуска в конце 1945 года было построено более 6000 машин Ла-7 и около 10 000 Ла-5 всех модификаций.

Ла-7 стал также базовым для нескольких опытных машин. На его основе в том числе были продолжены работы по созданию высотного истребителя. В июле 1944 года в воздух поднялся оснащенный двумя турбокомпрессорами Ла-7ТК, вооруженный одной пушкой ШВАК и продемонстрировавший при испытаниях скорость 676 км/ч на высоте 8000 м и потолок 11 000 м. Работа над самолетом продолжалась вплоть до 1946 года, в серию он не поступал.

В августе 1944 года скорость свыше 700 км/ч сумел развить опытный истребитель Ла-7 с модернизированным двигателем АШ-83. Многообещающий мотор должен был стать силовой установкой нового самолета, разработка проекта которого велась под индексом «120». Внешне истребитель напоминал Ла-7, но при этом имел ряд важных отличий: увеличилась доля металлических элементов конструкции, просторнее стала кабина, более мощным стало вооружение – вместо пушек ШВАК установили пару 23-мм НС-23. Еще одним принципиальным новшеством стала установка испытанного в 1944 году на еще одном опытном самолете – Ла-7Л[35] – крыла с ламинарным профилем, что позволяло получить дополнительный прирост скорости.

В начале 1945 года самолет был выведен на испытания, которые продолжились уже после окончания войны – в июле опытная машина продемонстрировала скорость 735 км/ч без применения форсажа. Однако надежность мотора АШ-83 оставалась недостаточной, и работу над этим самолетом прекратили.

Завершением линейки поршневых истребителей Лавочкина стали Ла-9 и Ла-11, уже после окончания Второй мировой войны принявшие участие в боевых действиях против авиации США в Корее.

Особой главой в деятельности ОКБ Лавочкина стали эксперименты с реактивными силовыми установками.

Одним из первых таких опытов стали испытания в 1942 году ЛаГГ-3 с дополнительными прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ПВРД) конструкции М. Бондарюка. Испытания показали, что прирост скорости составил всего около 15 км/ч, при этом за счет ухудшения аэродинамики скорость самолета в целом оказалась даже ниже.