Po badaniach państwowych w październiku 1943, drugi prototyp Jak-1M skierowano 26 października do produkcji pod nowym oznaczeniem Jak-3.
Jak-3 (WK-105PF2) thumb|Jak-3 w Muzeum Lotnictwa w Belgradzie Produkcję Jaka-3 rozpoczęto w marcu 1944 w zakładzie nr 292 w Saratowie, produkującym Jak-1, a w kwietniu 1944 także w zakładzie nr 31 w Tbilisi. Na samolotach seryjnych montowano dopracowane już działko 20 mm SzWAK o większej masie od przewidywanego początkowo nowego działka SzA-20M i dlatego na pierwszych 197 samolotach ilość wkm-ów zmniejszono do jednego. Dalsze 4004 samoloty otrzymały zestaw uzbrojenia równoważny początkowemu, złożony z działka SzWAK i dwóch wkm UBS. W celu polepszenia aerodynamiki, zastosowano opływowy jednoczęściowy wiatrochron przed pilotem, pozbawiony płyty pancernej, oraz uszczelniono wnętrze kadłuba. Seryjne samoloty jednak miały początkowo nieco słabsze osiągi od prototypu i borykały się z pewnymi problemami, jak odklejające się poszycie skrzydeł przy prędkościach nurkowania ok. 700 km/h, zbyt słabe podwozie i brak radiostacji na wszystkich samolotach (wszystkie miały odbiorniki, a co drugi nadajnik).