Заводские испытания Як-7Д прошли в июне 1942 г. Они завершились успешно, хотя выявили определенные недостатки, требовавшие устранения (например, заправка самолета из-за особенностей бензосистемы занимала непомерно много времени - до 1 часа). Дальность полета Як-7Д была гораздо больше, чем у любого другого советского одноместного истребителя и более чем в два раза превышала дальность Як-7Б с М-105ПА. Но по скорости, скороподъемности и маневренности Як-7Д намного уступал обычным фронтовым истребителям. Может быть, это обстоятельство и стало решающим в прекращении работ по Як-7Д - на испытания военным он не передавался. В середине 1942 г. советским ВВС требовался в первую очередь истребитель для завоевания превосходства в воздухе (в современной терминологии), превосходящий по своим характеристикам Bf 109F/G. На решение этой задачи и были направлены дальнейшие усилия КБ Яковлева, хотя стремление получить истребитель с повышенной дальностью у конструкторов осталось. Как экспериментальная машина Як-7Д сыграл важную роль и положил начало семейству дальних истребителей, разработанных уже на основе Як-9.

Прототипом Як-9 стал опытный истребитель Як-7ДИ. Являясь модификацией Як-7Д, он имел крыло смешанной конструкции, в котором размещались четыре бензобака на 500 кг топлива. Самолет имел каплевидный фонарь, мотор М-105ПФ и вооружение по типу Як-1. Отличительная черта Як-7ДИ заключалась в том, что он мог использоваться в двух вариантах. При полной заправке топливом это был дальний истребитель со взлетным весом и летными данными, примерно, как у Як-7Б с М-105ПФ, но гораздо большей дальностью полета. Во втором, облегченном варианте, топливом заполнялись только два бака, объем которых, примерно, соответствовал объему баков Як-7Б, но зато вес самолета уменьшался на 200 (!) кг. В этом случае приоритет отдавался летным данным - маневренности и скороподъемности. Именно этот вариант после всех испытаний летом 1942 г. и был рекомендован военными к серийному производству, получив название Як-9.

Следует отметить, что сама возможность организации серийного производства истребителя, в силовых элементах конструкции которого стал широко применяться дюраль, стала реальной только к середине 1942 г., когда частично удалось преодолеть острейший дефицит авиационных металлов, который испытывала советская авиационная промышленность в первые месяцы войны.

Кроме боевых модификаций, на базе Як-7 построили несколько чисто экспериментальных образцов, служивших своего рода летающими лабораториями. Так, в 1943-44 гг. в ЛИИ на Як-7Б испытывались два варианта герметичной кабины. Летом 1944 г. проводились испытания Яка, крыло которого было скомпоновано из новых ламинарных профилей, разработанных в ЦАГИ Г.П.Свищевым (впоследствии - академик и начальник ЦАГИ). Форма в плане и конструкция нового крыла были сохранены такими же, как и на серийном самолете. Машина называлась Як-7Л и первоначально испытывалась в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ. Як-7Л стал первым в СССР истребителем с профилями нового типа, нашедшими широкое применение на послевоенных самолетах.

Одним из наиболее интересных экспериментальных вариантов Як-7 был самолет, оснащенный, кроме М-105ПФ, двумя прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ПВРД) ДМ-4С конструкции И.А.Меркулова. Горючим для ДМ-4С служил тот же бензин, что и для основного мотора. Такие ПВРД предполагалось использовать на более скоростных самолетах для кратковременного увеличения скорости. Испытания ДМ-4С на Як-7Б проводились в ЛИИ с марта по декабрь 1944 г. и показали вполне надежную работу ПВРД. Судя по архивным документам, Як-7Л и Як-7Б с ДМ-4С стали последними модификациями Як-7. Этот истребитель не отличался рекордными показателями, но был хорошо приспособлен к боевым действиям на Востоке и условиям серийного производства.

Высотный истребитель-перехватчик Як-7ПД (сер. № 2202). НИИ ВВС, октябрь 1942 г.	Крыло Як-7Д
Опытный истребитель Як-7ДИ на испытаниях. Лето 1942 г.	Экспериментальный Як-7Л. ЛИИ, август 1944 г.
Летающая лаборатория Як-7Б для отработки ПВРД ДМ-4С