W czerwcu-lipcu 1943 prototyp przeszedł pomyślnie badania państwowe, a w sierpniu badania w tunelu aerodynamicznym, po czym płócienne pokrycie tyłu kadłuba zamieniono sklejką; na prototypie tym zamontowano też wówczas dodatkową opływową chłodnicę oleju pod silnikiem dla potrzeb silnika M-106.
Na drugim prototypie Jaka-1M (znanym jako „dubler”) wprowadzono dalsze zmiany, przede wszystkim nowy, nieco mocniejszy silnik WK-105PF2 i sprawniejszy system chłodzenia, bez chłodnicy oleju pod silnikiem, co stało się elementem rozpoznawczym wszystkich dalszych Jaków-3. Płócienne poszycie ogonowej części kadłuba zamieniono gładszym sklejkowym. Wprowadzono lekkie opancerzenie lewej burty kabiny w celu osłony dłoni pilota. Wzmocniono ponadto uzbrojenie do działka 20 mm i dwóch wkm 12,7 mm UBS. Udało się przy tym zachować masę samolotu 2660 kg. Nowy samolot miał znacznie lepsze osiągi i manewrowość od Jaka-1, rozwijając prędkość 651 km/h na wysokości 4300 m. Oceniono go także jako lepszy od testowanych samolotów niemieckich Bf 109G-2 i Fw 190A-4, a ustępujący im jedynie w prędkości na wysokościach powyżej 6000 m.