В начале 1942 года стало ясно, что ЛаГГ-3 значительно уступают истребителям типа Як-1 и Як-7. Кроме того, самолеты КБ Яковлева были намного технологичнее в производстве. В результате НКАП приказал ГАЗ-153 прекратить выпуск ЛаГГ-3 и перейти на выпуск Як-7. К тому времени ГАЗ-153 произвел 330 ЛаГГ-3. Осенью 1942 года на выпуск истребителей Ла-5 перешел еще один авиазавод — ГАЗ-21, причем некоторое время предприятие выпускало оба типа истребителей. В конечном счете ГАЗ-31 остался единственным заводом, выпускающим ЛаГГ-3.
В 1942 году авиапромышленность дала фронту 2771 ЛаГГ-3 — больше, чем было в 1941 или будет в 1943 году.
ЛаГГ-3 (29-я производственная серия)
На ЛаГГ-3 29-й производственной серии устанавливали более мощные климовские двигатели М- 105ПФ мощностью 1210 л.с. Новый двигатель давал на 110 «лошадок» больше, чем мотор, использовавшийся прежде. Однако новый двигатель имел и недостаток. Если прежний М-105ПА развивал максимальную мощность на высоте 4000 метров, то для М-105ПФ оптимальная высота составляла всего 2700 метров. Но, как показывал боевой опыт, на Восточном фронте авиация действовала на низких высотах, поэтому этот недостаток мало влиял на боевые качества самолета.
Внешне самолеты 29-й серии можно было отличить по трем выхлопным патрубкам, заменившим одну общую выхлопную трубу, имевшуюся на самолетах прежних выпусков. Вместе с выхлопной трубой из конструкции машины исчезла и накладка, защищавшая обшивку истребителя от горячих выхлопных газов. В остальном ЛаГГ-3 29-й серии ничем не отличались от машин прежних выпусков.
Первые ЛаГГ-3 29-й серии начали поступать с ГАЗ-21 и ГАЗ-31 в июне 1942 года. Авиазавод № 21 успел выпустить всего лишь несколько ЛаГГов, прежде чем окончательно перешел на выпуск Ла-5.
Один из первых ЛаГГ-3 29-й серии был направлен для испытаний в свердловский НИИВВС. По сравнению с самолетами 4-й производственной серии, новые ЛаГГи полегчали (3160 кг против 3280 кг). Более мощный двигатель позволил самолету развивать у земли скорость порядка 507 км/ч, что было на 31 км/ч больше, чем прежде. Максимальная скорость ЛаГГ-3 29-й серии составляла 566 км/ч, а скороподъемность достигала 800 м/мин.
На некоторые самолеты этой серии устанавливали радиаторы увеличенного сечения. Такие самолеты можно было отличить по воздухозаборнику более прямоугольной формы.
С августа 1942 года приемопередатчик РСИ-3 заменили на KB приемопередатчик РСИ-4 «Малютка». Если РСИ-3 обеспечивал связь на пяти фиксированных частотах, то РСИ-4 позволял производить плавную настройку в полосе частот от 3.7 до 6.05 МГц.
На некоторые ЛаГГ-3 29-й серии устанавливали воздушные винты ВИШ-105СВ, однако полностью на этот винт перешли только начиная с 33-й производственной серии.
ЛаГГ-3 (33-я производственная серия)
33-я производственная серия имела две отличительные черты. Во-первых, самолеты этой серии укомплектовывали новым воздушным винтом ВИШ-105СВ. Соответственно, к этому винту полагался более крупный обтекатель втулки.
Во-вторых, несколько модифицировали хвостовое оперение самолета. Изменения коснулись руля направления — он стал более остроконечным и получил более совершенную систему подвески
ЛаГГ-3 (34-я производственная серия) — противотанковая модификация
Истребители ЛаГГ-3 34-й производственной серии были приспособлены для борьбы с танками противника. Эти самолеты вместо 20-мм пушки ШВАК несли 37-мм пушку НС-37. Скорострельность пушки — 250 выстрелов в минуту, боезапас — 12 выстрелов. Внешне истребители 34-й серии отличались по более длинному стволу, выступающему из обтекателя втулки. Кроме пушки, самолеты 34-й серии были вооружены 12.7-мм пулеметом УБС, расположенном на прежнем месте.
Первые ЛаГГ-3 (около 40 машин), вооруженные пушкой НС-37, появились на фронте под Сталинградом осенью 1942 года.
Испытания в боевых условиях показали, что в роли истребителя танков ЛаГГ-3 недостаточно эффективен. Летные характеристики пушечного ЛаГГа были еще хуже, чем у серийных машин, так как установка массивной НС-37 сильно сместила центр тяжести самолета. Очень часто встречались повреждения фюзеляжа, вызванные отдачей. Кроме того, имевшиеся в распоряжении штурмовики Ил-2-3М