Stíhacie lietadlá Jak-9 prvýkrát zasiahli do vzdušných súbojov nad stalingradským frontom na jeseň 1942. Pre Nemcov sa tento stroj stal veľmi nepríjemným prekvapením. Jaky-9 prevyšovali v rýchlosti vo vodorovnom lete nové nemecké stíhačky Messerschmitt Bf 109G, vo výškach do 4 000 m, o 10 až 30 km/h. Od 6 000 m vyššie boli sovietske stroje síce o 40 až 60 km/h pomalšie, ale boje na sovietskom fronte sa viedli v podstatne nižších hladinách, kde sa mohla prevaha Jakov-9 uplatniť lepšie. Jak-9 sa vyznačoval aj vyššou rýchlosťou vo vertikálnom manévri, resp. stúpavosti. Do výšky 5 000 metrov vystúpal za 4 minúty a 54 sekúnd, zatiaľ čo Bf 109G-2 k tomu potreboval 5 minút a 18 sekúnd. Typ Jak-9 bol veľmi všestranný, používal sa ako stíhacie, diaľkové stíhacie a prepadové lietadlo, vo verzii Jak-9B slúžil dokonca aj ako stíhací bombardér, ktorý sa používal pre boj s tankmi. V júli 1943 zaradil do svojej výzbroje 12. gardový stíhací pluk protivzdušnej obrany Moskvy výškový stíhací variant Jak-9PD. Celková produkcia piatich kusov bola vyvinutá z prototypu I-28, ktorý poháňal motor Klimov VK-105PD s dvojstupňovým kompresorom. V roku 1944 bol uvedený typ Jak-9DD s palivovými nádržami zväčšenými na 850 litrov, čo dovolilo podnikať sprievodné lety dlhé 2 000 až 2 200 km. Bolo to využívané, napr. pri sprievode amerických diaľkových bombardovacích lietadiel B-17 a B-24, ktoré si pri medzipristátí dopĺňali palivo na základni vybudovanej pri Poltave na Ukrajine. Použitie Jakov-9 však druhou svetovou vojnou ešte neskončilo, tento typ sa zúčastnil aj bojov v kórejskej vojne.