К концу 1942 года накопился положительный опыт применения американских P-39 Airacobra и небольшой серии истребителей Як-7-37. Было принято решение разработать вариант Як-9 с мощной 37-мм пушкой.

Необходимость такого самолета стала очевидной, особенно во время Сталинградской битвы и боев над Демянском. 37-мм пушка была особенно эффективна против бомбардировщиков и транспортных самолетов, с которыми обычное вооружение часто не справлялось. Такую мощную авиационную пушку также можно использовать для борьбы с танками и бронетехникой противника.

В качестве главного калибра истребителя Як-9Т решили использовать пушку НС-37 (11-П-37), которую разрабатывали А. Э. Нудельман и А. Суранов в ОКБ-16. Кабину пилота сместили на 400 мм назад, чтобы установить новое орудие большой длины. 11-П установили в развале блоков двигателя, при этом ось ствола пушки совпадала с осью вала редуктора. Управление огнем орудия электропневматическое, а перезаряжание – пневматическое.

Для возможности установки тяжелой и мощной пушки пришлось усилить конструкцию передней части фюзеляжа. Вес самолета увеличился примерно на 150 кг, а ствол орудия теперь выступал на 160 мм из кока винта. Пушка НС-37 имела боезапас в количестве от 30 до 32 снарядов. Дополнительным вооружением стал 12,7-мм синхронный пулемет УБС (боезапас от 200 до 220 патронов), который размещался с левой стороны двигателя. Крупнокалиберный пулемет использовался в основном для пристрелки цели.

На Як-9Т прицел ВВ-1 имел довольно примитивную конструкцию – кольцо в кабине пилота и мушка на фюзеляже перед козырьком фонаря.

Истребители Як-9Т выпускались без запасного отсека за кабиной. На самолеты устанавливались наклонные мачты антенны. За фонарем имелась небольшая крышка лючка для доступа к рации. Количество верхних крышек капота увеличили до трех, а откидных панелей фюзеляжа стало две. Смещение кабины привело к изменению крыла и вала ручного управления Як-9Т. Вал пришлось сделать короче, а ручку сместить назад.

На Як-9Т установили двигатель водяного охлаждения ВК105ПФ с трехлопастным винтом ВИШ-105СВ постоянного числа оборотов. Шаг винта изменялся гидроцентробежной системой по прямой схеме, под управлением автомата-регулятора Р7-А.

В январе 1943 года собрали прототип истребителя и сразу отправили на испытания. С 10 января 1943 года по 12 февраля 1943 года Як-9Т испытывали в НИПАВ (Научно-исследовательский полигон авиационного вооружения), а затем с 15 февраля по 4 марта 1943 года в НИИ ВВС.

Серийное производство Як-9Т развернули на заводе № 153 в Новосибирске. До конца марта 1943 года построили три самолета, а в апреле было выпушено уже 75 Як-9Т. Всего до июня 1945 г. будет построено 2748 самолётов.

В июле 1943 года начались войсковые испытания Як-9Т на Центральном фронте (16 ВА) и Западном фронте (1 ВА). 5 июля “Яки” 273 ИАД 6 ИАК 16 ВА прикрывали наземные войска. В этот день в ходе войсковых испытаний были потеряны два истребителя: Як-9Т № 0160 из 163 ИАП и Як-9Т № 0165 из 347 ИАП.

Истребительные части не вооружались целиком только самолетами Як-9Т, обычно создавались смешанные группы истребителей. Тяжелые Як-9Т использовались для уничтожения бомбардировщиков и техники противника, а более легкие “Яки” прикрывали их.

В ходе производства Як-9Т (и в целях унификации с Як-9) вносили ряд изменений, упрощающих конструкцию и облегчающих эксплуатацию.

На Як-9Т с 15-й серии стали устанавливать новые всасывающие патрубки. Эти патрубки с заслонками и воздушными фильтрами предохраняли моторы от пыли.

Чтобы устранить опасность возникновения пожара при поломках бензотрубок, вызванных вибрацией двигателя, на участках трубопровода от бензофильтра до карбюраторов ввели петрофлексы. На истребителях, где петрофлексы не были установлены, эти участки трубопровода разрезали и соединяли их по разрезу дюритовыми соединениями. А на входе в бензонасос дюралюминиевый угольник заменен стальным.

На самолетах Як-9Т с 16-й серии ввели новые законцовки крыльев. Концы крыла в плане получили новую округлую форму, что позволило упростить конструкцию бортовых огней. Стали устанавливать бортовые огни БС-39, частично закрытые металлическими обтекателями. До этого ставили БС-42 с обтекателями из плексигласа. Тогда же, для экономии веса, в верхней панели каркаса фюзеляжа двойные диагональные ленты-расчалки заменили одинарными.

Начиная с Як-9Т 17-й серии внесли изменение в расположение электрооборудования. Регуляторную коробку РК-12Ф-350 и коробку фильтров КФ-10-350 перенесли на первую раму каркаса фюзеляжа. Так как часто они отказывали в работе из-за значительных вибраций, которым они подвергались на прежнем месте.

На самолетах 17-й серии опробовали новую компоновку радиоустановки, которая позволила устанавливать комплект РПК-10 на любом самолете. Для установки рамки РПК сделали лючок с фанерной крышкой в первой рамке верхнего гаргрота. Такие же изменения введут для Як-9Т начиная с 19-й серии.

Начиная с 18-й серии на амортстойках шасси и костыля устанавливаются стандартные зарядные штуцеры 3501С. А бортовой зарядный штуцер заменен стандартным штуцером 3509С. Этот штуцер имел улучшенное крепление резинового уплотняющего кольца.

На Як-9Т с 19-й серии улучшили управление руля высоты, подняли вверх на 10 мм передаточную качалку на транспортной трубе. Удлинили четвертую тягу и изменили положение ушков крепления качалки на каркасе фюзеляжа. Это увеличило расстояние между нижним концом качалки и раскосом нижней панели каркаса фюзеляжа, чтобы исключить случаи заклинения управления вследствие деформации раскоса.

Истребители оборудовали системой газового запуска ЛИИ НКАП, установили вторую пусковую катушку. Бортовой зарядный штуцер был установлен на левом подкосе моторамы. Для доступа к бортовому зарядному штуцеру задняя часть левой боковой крышки сделана откидной на шомполе. На ней была надпись «Газовый запуск». Трубопроводы, от бортового зарядного штуцера до штуцеров на воздухопроводах двигателя, покрасили розовым цветом.

На самолетах Як-9Т с 20-й серии сняли храповики для запуска мотора автостартером. Пришлось поменять фальшстволы и коки-обтекатели втулок винта. Форму коков улучшили, у них стал заострен носок. В наземном оборудовании изменили передний козелок, его сделали ниже в расчете на упор под моторную раму.