Yak-1b - ("b" là tên không chính thức, sau tháng 10-1942 mọi chiếc Yak-1 được chế tạo đều theo tiêu chuẩn này). Một vòm máy bay mới thấp hơn thân máy bay phía sau, độ dày lớp vỏ bảo vệ được tăng thêm, các súng máy ShKAS được thay thế bằng một pháo 12,7 mm Berezin UBS, vận hành bằng điện và thủy lực thay cho hệ thống cơ khí, tay điều khiển mới dựa trên thiết kế của Messerschmitt Me 109, kính ngắm cho súng mới, thân máy bay kín, bánh máy bay đuôi có thể thu vào được, cải tiến hệ thống làm mát động cơ, động cơ Klimov M-105PF có hiệu suất bay ở độ cao thấp tốt hơn. Bay lần đầu tiên (máy bay có số hiệu 3560) vào tháng 6-1942, và máy bay bắt đầu được sản xuất vào tháng 8 cùng năm. 4.188 chiếc đã được chế tạo.
Yak-1M - mẫu thử nghiệm Yak-3 với cánh nhỏ hơn, cải tiến cửa hút khí, giảm bớt trọng lượng toàn máy bay, nâng cấp động cơ, 2 chiếc được chế tạo.
Một vài biến thể của Yak-1 khác không được đặt tên, bao gồm các mẫu thử nghiệm với động cơ Klimov VK-106 và Klimov VK-107, máy bay sản xuất có thể mang thùng nhiên liệu phụ, 6 rocket RS-82 hoặc 2 quả bom 100 kg (220 lb), và một phiên bản hạng nhẹ để phòng không.
I-28 (Yak-5) - Kiểu nguyên mẫu máy bay đánh chặn trên độ cao lớn với động cơ Klimov M-105PD được phát triển từ I-26-2. Điểm khác I-26 là nó có thân với cánh hoàn toàn bằng kim loại, cánh hơi nhỏ hơn và khác hình dáng với mép trước cánh giương ra tự động. Một chiếc được chế tạo, bay lần đầu tiên vào 1 tháng 12-1940. Không được đưa vào sản xuất vì nhiều khiếm khuyết của động cơ, nhưng được dùng làm cơ sở cho những phiên bản bay tầm cao của Yak-7 và Yak-9.
I-30 (Yak-3) - phát triển từ I-26 với cánh làm bằng kim loại và cánh tà, trọng lượng và khoảng trống tiết kiệm được dành cho trang bị vũ khí mạnh hơn và dự trữ nhiên liệu nhiều hơn. 2 mẫu thử nghiệm được chế tạo, mẫu I-30-1 vũ trang 3 pháo ShVAK 20 mm và 2 súng máy ShKAS 7,62 mm, mẫu I-30-2 thêm vào 2 khẩu ShKAS. Không được đưa vào sản xuất. Tên gọi Yak-3 được sử dụng lại cho một máy bay chiến đấu khác. Xem Yakovlev Yak-3.
