Несмотря на спешность, выполнить программу поставок в строевые части противотанковых «Яков» и «Илов» и переучить на них летный состав советскому командованию все же не удалось. К началу сражения в районе Курского выступа Як-9Т поступили лишь в полки 16-й ВА Центрального фронта. Противотанковых Ил-2 с пушками НС-37 в частях и соединениях не было ни одного. Однако незадолго до этого в штурмовые авиачасти воздушных армий удалось завезти большое количество ПТАБ-2,5-1,5.
Войсковые испытания на боевое применение Як-9Т проходил с 5 июля по 6 августа в составе 1-й гвардейской и 273-й истребительных авиадивизий.
Всего было задействовано 34 танковых «Яков». Основную же массу самолетов дивизий составляли истребители Як-1 и Як-7Б.
Поскольку начало испытаний Як-9Т совпало с переходом немецких войск в наступление, то это определило и характер боевого применения самолета. Как следует из документов соединений, новые «Яки» действовали исключительно против истребителей и бомбардировщиков противника. По наземным целям Як-9Т почти не работали. Поэтому боевые свойства противотанковых «Яков» в полном объеме выявить не удалось.
Как следует из документов, безвозвратные потери шести полков двух дивизий за июль составили 93 самолета (или 55% к самолетному парку на 20.00 4 июля), в том числе: 8 — Р-39 «Аэрокобра», 12 — Як-9Т, 16 — Як-9, 57 — Як-1 и Як-7. Несмотря на столь неважные итоги июльских боев, отчет по результатам войсковых испытаний Як-9Т был составлен в довольно оптимистичной тональности.
Истребитель Як-9Т с пушкой НС-37.
Отмечалось, что на самолетах Як-9Т было выполнено 518 самолетовылетов, проведено 78 воздушных боев, из которых 31 бой оказался результативным. При суммарном расходе 1503 снарядов к пушке НС-37 летчики заявили о 49 сбитых немецких самолетах. Средний расход боеприпасов на один сбитый самолет составил 147 снарядов к пушкам ШВАК и 123 патрона к крупнокалиберным пулеметам БС.
Воздушные бои в очередной раз подтвердили высокую эффективность 37-мм осколочно-зажигательного снаряда при действии по истребителям и бомбардировщикам противника. Для поражения самолета было достаточно одного—двух попаданий. Прицельный огонь получался только при очереди не более 1—2 снарядов. Стрельба более длинными очередями приводила к непроизводительной трате боеприпасов, так как после двух—трех выстрелов, вследствие сильной отдачи, самолет сбивался с линии прицеливания, опускал нос, что вызывало недолеты при стрельбе по наземным целям и снижение трассы при стрельбе по воздушным целям. Для продолжения стрельбы необходимо было восстанавливать прицеливание. Летчики отмечали исключительно неудачный кольцевой прицел, что не позволяло в полной мере воспользоваться преимуществами крупнокалиберного оружия в бою. В то же время сама пушка показала себя с наилучшей стороны: в 54-м гиап за все время испытаний (свыше 150 самолето-вылетов) было отмечено всего две задержки в стрельбе.