Jak-9D ble introdusert ved fronten i august 1943. Til å begynne med ble den brukt sammen med Jak-9 og Jak-9T, men den viste seg mer egnet for eskorte av bombefly. Full utnyttelse av potensialet til Jak-9D fikk man aldri på grunn av manglende navigasjons- og radioutstyr.