Помимо измененной топливной системы и доработанного крыла, новый сверхдальний истребитель, получивший обозначение Як-9ДД, отличался усовершенствованным приборным и радиосвязным оборудованием, обеспечивавшим проведение боевых операций на большом удалении от баз и в плохих метеоусловиях, Вооружение Як-9ДД осталось стандартным – 20-мм пушка и 12,7-мм пулемет, однако кабина летчика, как и у Як-9Т, была сдвинута назад на 0,4 м.
Як-9ДД вышел на испытания в апреле 1944 г. Ввиду очень большого запаса топлива взлетная масса машины оказалась рекордной для самолетов этого типа – 3390 кг однако и максимальная дальность полета достигла 1800 км (у Як-9Д – 1400 км, у Як-9 – 910 км). В мае самолет запустили в серийное производство на заводе № 153. Темп его выпуска был невысок: все понимали, что назначение истребителя узко специализированное и применять его следует только в особых случаях. Всего до сентября 1945 г. изготовили 399 таких машин.
Поначалу летчики сдержанно отнеслись к новому истребителю, называя его между собой «летающая цистерна». Но привыкли к самолету быстро, ведь он мог взлетать с тех же аэродромов, что и Як-9Д, а по технике пилотирования эти истребители оказались близки. Як-9ДД применялся на разных участках фронта, но наиболее интересным эпизодом его биографии стала боевая работа группы из 12 истребителей, которая в августе 1944 г по заданию советского правительства была направлена на авиабазу союзников около итальянского города Бари для сопровождения транспортных С-47, доставлявших грузы югославским партизанам. При перебазировании пришлось выполнить беспосадочный перелет Бельцы-Бари протяженностью примерно 1300 км, который почти полностью прошел над территорией, занятой противником. За время пребывания в Италии группа Як-9ДД выполнила 155 боевых вылетов. Хотя встреч в воздухе с вражескими самолетами не произошло, работа советских истребителей оказалась отнюдь не простой. Как правило, партизанские базы находились в труднодоступной горной местности. После посадки С-47 группа сопровождавших истребителей оставалась в воздухе и прикрывала базу, пока транспортный самолет не разгрузится, а затем сопровождала его на обратном пути. Иногда Як- 9ДД приходилось приземляться на маленькие партизанские аэродромы, зачастую при сильном боковом, а то и попутном ветре, В тех условиях в случае аварии ни о каком ремонте не могло быть и речи. Однако Як-9ДД продемонстрировали свои лучшие качества – в работе их систем и агрегатов не было зафиксировано ни одной поломки.
На Як-9ДД советские летчики участвовали также в сопровождении В-17 и В-24, когда те летели из Полтавы в Бари. На этом итальянском аэродроме базировались также английские и американские истребительные подразделения, вооруженные, в том числе, Spitfire Mk, IX, Р-63С Kingcob-ra, P-47 Thunderbolt и P-35.1 Mustang (по-видимому, P-51B или С, или D). Однажды после выполнения тренировочного полета пара Як-9ДД готовилась к посадке. В это время с аэродрома стартовал «Мустанг». Пара «Яков» пристроилась к нему, как бы предлагая устроить «бой». Что только ни делал летчик Р-51, чтобы оторваться от советских пилотов. Никакие маневры не помогали, «Яки» мертвой хваткой держали его на прицеле. «Мустангу» ничего не оставалось, как пойти на посадку. Скандала за несанкционированный «бой» удалось избежать. Следует отметить, что английские и американские боевые летчики с большим уважением отзывались о мастерстве своих советских коллег и единодушно отмечали высокие качества Як-9ДД,
Ближний разведчик Як-9Р представлял собой переделку обычного Як-9, в свободном отсеке фюзеляжа которого размещался аэрофотоаппарат, позволявший вести плановую съемку с высот от 300 до 3000 м. Небольшими партиями этот самолет выпускался авиазаводами, кроме того, в полевых авиаремонтных мастерских или на рембазах в такой разведчик переделывали серийные Як-9.
Второй вариант Як-9Р – дальний разведчик, являлся модификацией Як-9Д и отличался не только наличием фотоаппарата, но и более богатым оборудованием. Небольшое количество таких Як-9Р было построено на заводе №166.
Як-9Р старались применять там, где проведение воздушной разведки другими самолетами, например Пе-2, было сопряжено с большим риском. Хотя ради справедливости следует сказать, что полностью заменить Пе-2 в подобных операциях Як-9Р не мог по причине ограниченной видимости из кабины пилота. Летчик и штурман Пе-2 лучше наводили самолет на интересующий объект. Тем не менее, эти самолеты хорошо дополняли друг друга.
Во Второй мировой войне истребители часто использовали для нанесения бомбовых ударов. В этих случаях боевой груз, включавший одну или несколько бомб, подвешивали под фюзеляжем или крылом, из-за чего существенно возрастало аэродинамическое сопротивление. На Як-9 был реализован иной способ размещения бомб – внутри фюзеляжа.
За основу новой модификации, получившей обозначение сначала Як-9Л, а затем Як-9Б: был взят истребитель Як-9Д. В свободном пространстве фюзеляжа за кабиной летчика конструкторы оборудовали бомбоотсек, содержащий четыре трубы, в которые можно было подвешивать четыре 100-кг бомбы или же размещать 4 кассеты по 32 противотанковые кумулятивные бомбы калибром 1,5 или 2,5 кг. Подвеска бомбового вооружения занимала 20-25 минут. Чтобы оценить, много или мало бомб мог нести Як-9Б, достаточно отметить, что его возможности соответствовали нормальной нагрузке штурмовика Ил-2.
