В начале 1943 года ОКБ А.С. Яковлева разработало на базе «Як-1» более совершенный самолет, получивший обозначение «Як-1М». Проектирование нового истребителя было сориентировано на резкое повышение летных данных, чтобы обеспечить ему решающее превосходство в воздушных боях с истребителями противника. По результатам испытаний истребитель «Як-1М» был рекомендован взамен «Як-1» в массовое производство, под обозначением «Як-3». Технологичность конструкции в условиях войны способствовала массовому выпуску этих машин с улучшенными летными показателями. Так, набор высоты за боевой разворот вырос до 1200 — 1500 м, максимальная скорость увеличилась до 651 км/ч, время набора высоты в 5000 м снизилось до 3,5 минут, потолок вырос до 11 800 м.
Весной 1944 года первые истребители «Як-3» оказались на фронте. Самолеты вооружались 20-мм авиапушкой ШВАК и одним 12,7-мм синхронным пулеметом УБС.
Первые боевые контакты Як-3 с немецкими истребителями показали их значительное преимущество. Высокая скорость, отличная скороподъемность, хороший потолок, маневренность и простота в пилотировании сделали «Як-3» любимым самолетом советских летчиков-истребителей. Наиболее сильно превосходство «Як-3» проявлялось в воздушных боях на высотах до 5 000 м. Летчики французского авиационного полка «Нормандия-Неман», воевавшие на советско-германском фронте с 22 марта 1943 по 9 мая 1945 года, не случайно выбрали именно «Як-3» лучшим истребителем второй мировой войны. Именно на этих истребителях они одержали 99 побед. Так, в воздушном бою 16 июля 1944 года между 18 истребителями «Як-3» и 24 германскими истребителями Bf 109 и FW 190 были уничтожены 15 самолетов противника и только один советский истребитель. Из недостатков самолета «Як-3» советские летчики отмечали только малый запас топлива.
«Як-3» стал самым легким и маневренным истребителем в мире для своего времени, оставил яркий след в истории мирового самолетостроения периода второй мировой войны как один из лучших образцов истребителя для завоевания превосходства в воздухе. «Як-3» остался в истории советской авиации как «самолет Победы», поскольку участвовал в боях на завершающем этапе Великой Отечественной войны в Белоруссии, Прибалтике, Польше и Германии. На самолетах «Як-3» совершали боевые вылеты дважды Герой Советского Союза П.С. Кутахов (42 победы), Герой Советского Союза Б.Н. Еремин (23 победы).
Истребитель «Як-3» выпускался заводами г. Тбилиси и г. Саратов. Всего в 1944 — 1946 годах было выпущено 4848 самолетов «Як-3» различных модификаций.
В открытой экспозиции Центрального музея Великой Отечественной войны представлен макет самолета-истребителя «Як-3» (бортовой номер 07), входившего в состав 270-го истребительного полка 203-й истребительной авиационной дивизии. Макет самолета построен в марте 1995 года Оренбургским производственным объединением «Стрела» (завод № 47), где в 1942 — 1943 годах было освоено производство истребителей «Як-1». Самолет «Як-3» был подарен городу-герою Москве 9 мая 1995 года, в честь 50-летия Победы в Великой Отечественной войне, и передан на постоянное хранение Центральному музею Великой Отечественной войны.