Особенно запомнился летчикам бой 16 июля 1944 года, который показал, что самолеты Як-3 с успехом могут вести борьбу с численно превосходящим противником. Бой начали десять Як-3 против восьми Ме-109 и четырех ФБ-190 с наращиванием сил с нашей стороны до 18 и до 24 самолетов со стороны противника. В итоге было сбито 15 вражеских истребителей и лишь один Як-3.

Первые две сотни серийных Як-3 вооружались пушкой ШВАК и одним синхронным пулеметом УБ, а затем был установлен второй синхронный УБ. Из недостатков самолета летчики отмечали малый запас топлива, что делало неэффективной свободную охоту ввиду малой продолжительности боевого вылета. Поэтому Як-3 использовались в основном по вызову наземных постов. Другой недостаток -слабое крепление верхней обшивки крыла. Были даже зафиксированы случаи ее отрыва на выходе самолета из пикирования с максимальной скоростью. Однако бывали случаи, что несмотря на такие повреждения истребители совершали нормальную посадку (!) Зная опасную особенность машины, летчики старались не выходить на недопустимые режимы, потому неприятности скоро прекратились, и легкий маневренный Як-3 быстро завоевал популярность.

Отличные летные данные машины, многочисленные вражеские самолеты, поверженные в боях на этом истребителе, и высокий эмоциональный подъем, характерный для заключительного периода войны, способствовали тому, что в сознании многих пилотов Як-3 стал символом советского истребителя, предвестником Победы.

Мысли тех, кто летал и сражался на Як-3, пожалуй, наиболее образно выразил генерал-майор авиации Герой Советского Союза командир 303-й авиационной дивизии Георгий Нефедович Захаров: «До получения частями 303-й дивизии самолета Як-3 я летал на всех истребителях, начиная от И-2бис, включая иностранные, а также истребители Як-1, Як-7Б, Як-9 (всех вариантов). В последнее время летал на самолете Ла-5ФН, считая его наилучшим.

С поступлением Як-3 выполнил на нем ряд полетов и сделал следующий вывод: подобному истребителю нет конкурентов. В эксплуатации Як-3 прост и доступен техсоставу, устойчив при взлете и при посадке; в пилотаже доступен любому летчику, что совершенно исключено для самолета Ла-5ФН.

Летчиками 18-го гвардейского полка и отдельного истребительного полка «Нормандия» Як-3 был освоен после 3-5 часов полета.