Первым переделал ЛаГГ-3 под М-82 Гудков — под его руководством в августе 1941 г. к планеру серийного истребителя пристыковали носовую часть от Су-2. Самолет получил обозначение Гу-82, на нем в сентябре-октябре 1941 г. в НИИ ВВС А.И.Никашин совершил несколько полетов, но из-за эвакуации испытания прервались и больше не возобновлялись; не была закончена и постройка второго экземпляра Гу-82.
К возможности установки М-82 на ЛаГГ Лавочкин относился скептически, считая, что лобастый двигатель не удастся состыковать с фюзеляжем без существенной переделки планера, а переделка — это время, которого нет. Инициатором работ по установке М-82 на ЛаГГ стал заместитель Лавочкина С.М.Алексеев. Ему удалось убедить Главного провести прикидки по ЛаГГу с М-82 и получить в свое распоряжение двух конструкторов — начальника бригады вооружения Ивана Артемовича Шабанова и начальника моторной бригады Константина Ивановича Слепнева. Времени на проектирование обычным, бумажным, путем не было. К безмоторному планеру ЛаГГа на талях подвели двигатель М-82. Стали смотреть: оказалось, что лишние 250 кг массы мотора на центровку, как ни странно, влияют мало — устранить смещение центра тяжести вперед вполне можно за счет переноса некоторого оборудования в хвостовую часть фюзеляжа. Плавно состыковать «головастый» двигатель с узким фюзеляжем получалось путем наложения фальшбортов. Реальной проблемой являлось обеспечение охлаждения цилиндров двигателя. Обычно на моторах такого типа используются регулируемые юбки — на ЛаГГе установить такую юбку без существенной переделки не получалось никак. Заместитель Швецова Валединский предложил сделать для выпуска воздуха совки по бортам фюзеляжа. Это был выход, однако полностью решить проблему перегрева головок цилиндров, которые находились не в створе совков, так и не удалось.
Лавочкин оценил перспективы — на новый вариант истребителя стало работать все КБ.
В воздухе самолет стал неузнаваем: увеличилась скорость и скороподъемность, однако недостатков тоже хватало. Грелось масло, грелось так, что продолжительный полет не представлялся возможным, но летные данные истребителя оказались настолько впечатляющими, что совместным приказом ВВС и НКАП от 10 апреля предписывалось провести совместные государственные испытания. Для проведения испытаний была назначена комиссия в составе летчиков-испытателей А.П.Якимова (НКАП), А.Г.Кубышкина (НИИ ВВС) и ведущих инженеров В.Н.Сагинова (от НКАП), А.Н.Фролова (НИИ ВВС). Срок испытаний — пять дней. Комиссия прибыла в Горький уже 20 апреля, а через два дня начались полеты. Полеты Кубышкина и Якимова подтвердили выводы Мищенко, первым поднявшим самолет в небо — самолет очень перспективный, но греется мотор. Комиссия доложила свои соображения Москве 22 апреля, а утром 23-го пришел ответ — недостатки устранить в десять дней. Перегрев масла удалось частично устранить заменой маслорадиатора и снятием двух синхронных пулеметов. Вооружение теперь составляли две синхронные 20-мм пушки ШВАК. Самолет был запущен в серийное производство под обозначением Ла-5.
Проблему малой продолжительности полета ЛаГГа на Ла-5 попробовали преодолеть, установив пять топливных баков. Пятибачные машины оказались тяжелыми — вялыми в маневре и сложными в пилотировании. Кожедуб вспоминал, что по прибытии на фронт ему достался самолет с пятью баками, поскольку никто в полку не желал летать на этой машине. В дальнейшем на Ла-5 вернулись к трем бакам.
В теории Ла-5 не уступал по скорости основному противнику — истребителю Bf. 109F. На практике же все обстояло не так хорошо. Как и на ЛаГГе, мотор Ла-5 плевался маслом, забрызгивая фонарь кабины. Летчики предпочитали летать с открытым фонарем, створку маслорадиатора обычно открывали на максимальный угол, а хвостовую опору шасси в полете не убирали. Как результат — увеличивалась против расчетного лобовое сопротивление и падала скорость. Реально Ла-5 по скоростным показателям уступал «Фридриху».
В конце 1942 г. на Ла-5 поставили форсированный мотор М-82Ф. С января завод в Горьком начал сдавать первые Ла-5Ф, поступившие на фронт в марте 1943 г.
Единственным внешним отличием Ла-5Ф от Ла-5 являлась литера «Ф» на капоте двигателя. Позже была уменьшена высота гаргрота и установлен новый фонарь кабины, близкой к каплевидной формы.
Из-за нехватки особых смол фюзеляжи делали не из дельта-древесины, а из обычной сосны.
Дальнейшее совершенствование истребителя связано с установкой двигателя М-82ФН с непосредственным впрыском топлива в цилиндры. Внешне Ла-5ФН легко отличить по воздухозаборнику над капотом мотора. Характеристики самолета заметно улучшились. Советские летчики наконец-то получили истребитель, реально не уступавший мессершмиттам.
Неудивительно, что боевое крещение Ла-5 состоялось под Сталинградом. С лета 1942 г. сюда направлялись лучшие самолеты и лучшие летчики ВВС. Войсковые испытания Ла-5 проходили в 49-м ИАП, в 28 воздушных боях летчики полка сбили 16 вражеских самолетов. Первые полки, летавшие на Ла-5, несли очень тяжелые потери — сказывалась недостаточная подготовка летчиков. К примеру, в середине августа на Волгу после 15-дневного переучивания с ЛаГГов на Ла-5 был отправлен 240-й ИАП майора Солдатенко — тот самый, в котором с весны 1943 г. воевали прославленные асы Кожедуб и Евстигнеев. Полк принимал участие в боях всего десять дней, после чего его пришлось отвести в тыл. С 20 по 29 августа летчики 240-го ИАП совершили 109 боевых вылетов, провели 58 воздушных боев и сбили 10 самолетов противника. В самом же 240-м полку через десять дней боев осталось в строю всего несколько летчиков во главе с командиром.
Летчики 116-го ИАП в ходе Сталинградской битвы сбили на Ла-5 57 вражеских самолетов, собственные потери составили 22 летчика и 37 истребителей. Лейтенант П.А.Гнидо из 13-го ИАП сбил на Ла-5 семь Не 111, пытавшихся доставить грузы окруженной группировки Паулюса. Всего в боях над Сталинградом он одержал десять побед (семь сбитых «Хейнкелей» и три Bf 110, один из «Мессершмиттов» Гнидо таранил); 13-й ИАП получил Ла-5 в ноябре 1942 г.
Одним из первых провел воздушный бой на Ла-5 против Fw- 190 в декабре 1942 г. командир 169-го ИАП (63-й ГИАП) А.А.Федотов. Исход поединка оказался в пользу советского летчика и истребителя Лавочкина. В этом полку на Курской дуге заново открыл свой боевой счет легендарный Алексей Маресьев.
В числе первых Ла-5 получил 3-й ГИАП. До 6 декабря 1941 г. полк имел 155-й номер. В августе 1942 г. 3-й ГИАП перевооружили истребителями Ла-5 1-й производственной серии. Полк находился в резерве Ставки Верховного Главнокомандования, в ноябре его направили под Сталинград.
Одним из самых известных пилотов 3-го ГИАП был Петр Базанов, закончивший летное училище в мае 1942 г. В полк он прибыл в августе, как раз в момент освоения личным составом самолетов Ла-5. В конце октября 3-й ГИАП был направлен на Калининский фронт, где находился всего несколько дней, пока не поступил приказ на перебазирование под Сталинград.
Свою первую победу Базанов одержал 5 декабря, сбив транспортный Ju-52/3 т. Трехмоторный самолет упал почти на границе аэродрома базирования истребителей 3-го ГИАП. Транспортник стал настоящим подарком для летчиков и техников: чрево самолета было набито провизией, медом, сигаретами. В тот же день Базанов сбил еще один Ju-52/3 т. 11 декабря Ла-5 гвардейского полка перехватили группу из 18 Ju-52/ 3m, летевших под эскортом истребителей. Базанов сбил три самолета.
Очередную победу молодой ас одержал 22 февраля 1943 г. уже под Ростовом-на-Дону. Возвращаясь из боевого вылета, Базанов заметил пару Bf.109, терзавшую бомбардировщик «Бостон». Базанов не успел отразить атаки немцев на «Бостон», но расквитался за бомбардировщик, сбив один мессер. Раненый немецкий летчик выпрыгнул с парашютом, а после приземления попал в плен.
1 мая 1943 г. 3-й ГИАП перебросили на Кубань, где разгорелось одно из крупнейших воздушных сражений второй мировой войны. За первые семь дней боев Базанов выполнил 45 боевых вылетов и сбил не менее двух Bf.109. 9 мая ас получил серьезное ранение при посадке тяжело поврежденного Ла-5. Несколько месяцев летчик провел по госпиталям. В строй он вернулся уже после завершения Курской битвы.
