Як-3 с ВК-107А и металлическим крылом
Для летных испытаний завод № 292 построил три машины 01–01,03-01 и 04–01, которые были готовы в марте 1946 года. Самолеты получили цельнометаллические крылья с дюралюминиевой обшивкой. Кроме того, самолеты получили новый маслорадиатор ОП-700 и водяной радиатор ОП-544у. Самолет 03–01 был вооружен двумя Б-2 °C и одной Б-20М (100 выстрелов на ствол), а самолет 01–01 получил две Б-2 °C (120 выстрелов на ствол). Машины 01–01 и 03–01 имели бронированные лобовые стекла фонаря. Вместо радиостанции РСИ-4 на истребители установили РСИ-6.
Самолеты предварительно прошли короткие заводские испытания (01–01 и 04–01), а 4 апреля их передали в НИИ ВВС с целью устранить обнаруженные недостатки. Машины были тяжелее самолетов со смешанной конструкцией, а их характеристики немного хуже. Максимальная скорость составляла 697 км/ч, а высоту 5000 метров истребители набирали за 4,2–4,5 минут. Незначительно увеличились разбег и пробег, соответственно с 365 до 375 и с 540 до 610 метров.
Несмотря на то, что самолет по-прежнему был прост в пилотировании, к штурвалу и педалям приходилось прикладывать заметное усилие, что приводило к быстрому утомлению пилота. Учебные бои между Яком-3 с новым двигателем и Яком-9 с тем же двигателем, Р-63С-1 и «Спитфайром IX» показали, что перечисленные машины обладают примерно одинаковыми возможностями. Для объективности результатов пилоты несколько раз менялись машинами. Однако следовало учесть, что иностранные истребители представляли собой доведенные серийные машины, в то время как советские истребители только проходили предварительные испытания. Государственные испытания проходили в период с 10 апреля по 20 мая 1946 года. Выяснилось, что недоработанный двигатель снова «губит» машину. По-прежнему перегревалась вода и масло, падало давление масла, на некоторых режимах работы отмечалась вибрация двигателя. 20 мая 1946 года все три машины передали в Летно-Технический Институт. К тому времени машины совершили 123 вылета общей длительностью 77 часов 42 минуты.
Дальнейшие испытания проходил только самолет 01–01. С 5 июля 1946 года и до конца месяца самолет совершил 17 полетов, во время которых проводились пробные стрельбы. Все серьезные недостатки удалось устранить.
Тем не менее, в крупносерийное производство самолет не направили. Было решено лишь выпустить пробную серию из 30 машин. Позднее завод № 31 в Тбилиси получил заказ на 75 Як-3 с двигателем ВК-107А, однако этот заказ отменили еще до того, как был собран хотя бы один самолет.
Як-3 с двигателем ВК-108 
