Самолёт стал вторым по массовости после легендарного Як-9.
Небольшой конструкторский коллектив ОКБ-301 (Владимир Петрович Горбунов, Михаил Иванович Гудков и Семён Алексеевич Лавочкин) возникший в 1938 году, работал над цельнодеревянными истребителями и решил наравне с КБ Поликарпова, Сухого и Яковлева поучаствовать в создании истребителя общего назначения.
15 июля 1939 г. Горбунова назначили начальником ОКБ-301. Под руководством В. П. Горбунова были созданы сначала ЛаГГ-1, а затем и ЛаГГ-3.
Самолёт впервые поднялся в воздух с Центрального аэродрома 28 марта 1940 г. К сожалению, моторостроители не довели до требуемой надёжности проектные двигатели. Это вынудило поставить на опытную машину серийный мотор М-105П КБ Климова, что резко ухудшило лётные данные и заставило отказаться от части вооружения на серийных модификациях. Заводские испытания И-301 завершились 12 апреля 1940 года, а 29 апреля приказом НКАП его включили в список самолётов, участвующих в первомайском воздушном параде. Истребитель был покрыт разбавленным смоляным клеем ВИАМ-Б3 вишнёвого цвета и отполирован, за что и получил прозвище «рояль». Государственные испытания заняли шесть дней, закончившись 27 июня.
26 июля 1940 года Совнарком принял решение о развёртывании серийного производства И-301 на заводе № 23 в Ленинграде. После изменения системы обозначения советских военных самолётов машина стала именоваться ЛаГГ-1, а после приказа НКАП от 23.11.1940 г. о выпуске варианта с увеличенной дальностью полёта (пятью баками) - ЛаГГ-3. В 1941 г. за создание самолёта Лавочкин, Горбунов и Гудков были удостоены Сталинской премии.
В сентябре 1941 года ОКБ-301 под руководством Гудкова М. И. впервые оснастило ЛаГГ-3 звездообразным двигателем воздушного охлаждения АШ-82 и успешно его испытало (Гу-82), но из-за позиции НКАП он не был запущен в серийное производство. Попытка установить на ЛаГГ-3 этот двигатель была предпринята и ОКБ-31 под руководством В.П.Горбунова (Таганрог), однако не была завершена ввиду срочной эвакуации завода. Спустя полгода после работ ОКБ-301, ОКБ-21 под руководством С.А.Лавочкина (г.Горький) после аналогичной операции — установки двигателя воздушного охлаждения АШ-82 на ЛаГГ-3 - удалось запустить в производство свой самолёт под наименованием Ла-5, ставшим основой для семейства истребителей Ла-5Ф, Ла-5ФН, Ла-7.
10 октября 1940 года правительство приняло решение запустить истребитель И-301 в массовое производство под обозначением «ЛаГГ-3» . Выпуск начали на четырёх Государственных авиационных заводах (ГАЗ): №21 в Горьком, №23 в Ленинграде, №31 в Таганроге (в сентябре 1941 г. эвакуирован в Тбилиси) и №153 в Новосибирске. Приказ НКАП о запуске в серию улучшенного И-301 с увеличенным запасом топлива на заводе № 21 вышел 23.11.1940 г. Первоначально Лавочкина направили на ГАЗ-31, но пробыл он там недолго - ему приказали выехать в Горький и возглавить опытное производство. 10 февраля 1941 года приказом НКАП ОКБ-21 под руководством Лавочкина в г. Горьком было определено быть головным в совершенствовании и модернизации ЛаГГ-3, в Таганрог начальником ОКБ-31 направлялся Горбунов; Гудков оставался в Химках в должности начальника ОКБ-301.
За 1941 г. на пяти заводах было выпущено 2463 ед. ЛаГГ-3
В начале 1941 года стало очевидным, что обещанный В.Я.Климовым мотор М-107, хотя и прошедший стендовые испытания, еще очень «сырой». В то же время в отечественном моторостроении появился двухрядный звездообразный двигатель воздушного охлаждения М-82 (1650 л.с.). Меньшие, по сравнению с М-88, габариты позволяли удачно вписать мотор в контуры истребителя.
Раньше всех это понял М.И.Гудков, предложив военным самолет Гу-82 - модификацию ЛаГГ-3 с двигателем М-82А. Приказом наркома от 5 декабря 1941 года Гудкова направили на завод № 21 для внедрения в серию Гу-82 и ЛаГГ-3 с противотанковой пушкой (Гу-37). Но это назначение так и не состоялось. В январе 1942 года нарком А.И. Шахурин предложил И.В. Сталину построить небольшую серию этих машин для войсковых испытаний, создав для этого в Москве на территории одного из эвакуированных заводов опытное производство, чтобы не нарушать выпуск ЛаГГ-3 серийными заводами. Но у Гудкова не было серийного завода, не было и таких связей, как у Лавочкина. Видимо, эти обстоятельства послужили причиной того, что дальнейшая работа по Гу-82 прекратилась. Потребность в машине со звездообразным двигателем возникла чуть позже, когда стало ясно, что серийное производство ЛаГГ-3 с М-107П оказалось под угрозой.
Задание на ЛаГГ-3 с М-82 с максимальной скоростью у земли 540 км/ч, а на высоте 6400 м 625 км/ч перешло на 1942 год.
Тем временем, в первых числах января 1942 года последовало постановление ГКО, предписывающее снять ЛаГГ-3 с серии на заводе № 153 и запустить вместо него истребитель Як-7. Готовилось постановление ГКО о запуске в серию Як-7 не только в Новосибирске, но и на заводе № 21, где находилось ОКБ Лавочкина.
В адрес Швецова ОКБ Лавочкина отправило телеграмму с просьбой выслать а адрес макетный двигатель М-82. Через пару дней прилетел Ли-2 и привез два мотора — макетный и лётный. Моторы и самолет ЛаГГ-3, на который еще не установили двигатель передали в цех № 40. Ранее на совещании у Лавочкина звездообразный мотор отвергли. Во-первых, он весил на 250 кг больше, чем М-105, и непонятно было, что же произойдет с центровкой самолёта. Во-вторых, диаметр М-82 составлял 1260 мм, а ширина М-105 — 798 мм. Получался какой-то «головастик». Надо было как-то переделать эллиптическое сечение носовой части фюзеляжа «лагга» на круглое и не испортить при этом аэродинамику машины. Сама собой возникла мысль — надо делать новый фюзеляж, — а времени на это не было.
На деле оказалось, что «лишние» 250 кг почти не сказались на центровке. Если по бортам самолёта слева и справа сделать большие, около 700 мм, совки, через которые выходил охлаждающий воздух и переделать дефлекторы у каждого цилиндра, то можно добиться равномерности температуры по всем цилиндрам без переделки фюзеляжа. Это был один из решающих факторов создания нового истребителя. Лавочкин понял, что самолет получается, и мобилизовал уже все КБ на работу по М-82. Коллектив трудился в самом прямом смысле день и ночь, сознавая, что от успехов дела во многом зависит дальнейшая судьба ОКБ. В марте 1942 года, ЛаГГ-3 М-82 выкатили на аэродром и заводской летчик-испытатель Г.А.Мищенко выполнил на нем первый полёт. Почти одновременно с этим пришло постановление ГКО о передаче завода №21 Яковлеву и переходе на выпуск истребителей Як-7. Лавочкину и его ОКБ предписывалось перебазироваться в Тбилиси, на завод №31 имени Димитрова.
Постепенно формировался облик будущего Ла-5. Тринадцатого апреля 1942 г. на имя Сталина была послана телеграмма за подписью заместителя наркома А.С.Яковлева, заместителя главкома ВВС А.К.Репина, директора завода № 21 Гостинцева и главного конструктора С.А.Лавочкина. В ней сообщалось, что в ходе заводских испытаний самолета ЛаГГ-3 с мотором М-82А, двумя пушками ШВАК и с 440 патронами при весе 3280 кг получена максимальная скорость у земли без применения форсажа — 531 км/ч, а на высоте 3025 метров — 586 км/ч. На высоту 5000 метров машина поднималась за 6,1 минуты. При этом отмечалось, что завод, строящий ЛаГГ-3 с мотором М-105П, может примерно через месяц начать выпуск ЛаГГ-3 с мотором М-82 и через два месяца уложиться в заданный график.
В начале апреля 1942 года постановлением ГКО для проведения совместных государственных испытаний опытного самолета Лавочкина назначили комиссию. Срок испытаний установили пять летных дней. Совместные Государственные испытания продолжились до 3 мая. Отзывы лётчиков были восторженными. Комиссия сразу же вылетела на самолете СБ в Москву. Одновременно, но поездом, уехал в Москву и Лавочкин. Его сразу же вызвали на доклад к Сталину. При поддержке Шахурина очень быстро приняли решение, и последовал приказ о возвращении ОКБ на завод № 21 и запуске самолёта в серийное производство».
Ла-5 сменил на конвейере ЛаГГ-3 почти без задержек. Первые 200 машин построили с накладными бортами и только потом сделали болванку для выклейки нового фюзеляжа.
Спустя десять дней приказом НКАП КБ Лавочкина возвращается из Тбилиси в Горький, а приказом от 3 июня окончательно решен вопрос о выпуске ЛаГГ-5 (так первоначально называли ЛаГГ-3 с мотором М-82) на заводах № 21 и № 31.
Мотор М-82 пытались устанавливать также на истребители МиГ-3, Як-7 и И-185, на штурмовик Ил-2 и бомбардировщик Пе-2. Но удачнее всех объединить звездообразный мотор и планер истребителя довелось лишь Н.Н. Поликарпову в И-185 и С.А. Лавочкину на Ла-5.
Серийный Ла-5 № 37210444 на аэродроме НИИ ВВС. Октябрь 1942 года
Первые девять ЛаГГ-5 (ЛаГ-5), облетанных заводским летчиком А.В. Большаковым, заказчик получил в сентябре, а всего завод построил 21 истребитель под этим обозначением. Лишь в конце лета окончательно перешли на новую машину. Месяц спустя, приказом НКАП от 8 сентября, истребителю присвоили обозначение Ла-5.
График выпуска новых машин стал непреклонным законом для коллектива завода. Рационализаторы предложили усовершенствованную противопожарную перегородку с разъемами для масло-, бензо- и воздушной проводок. Технологи нашли способ улучшить качество и сократить затраты труда на склейку и сушку деревянного фюзеляжа. Вместо гвоздевого метода склейки они предложили использовать прессы, а сушку ускорили с помощью электрического подогрева. В итоге производительность ряда цехов возросла в 2—5 раз.
Надо сказать, что двигатели М-82, огромное количество которых имелось на моторном заводе, позволили не только резко улучшить характеристики боевой машины, но и способствовали более ритмичному выпуску Ла-5. В то время как в поставках двигателей М-105, использовавшихся на истребителях Як, бомбардировщиках Пе-2 и Ер-2, были постоянные перебои.
Несмотря на то что осенью 1942 года Ла-5 во все возрастающих количествах шли на фронт, их летные характеристики оставляли желать лучшего. Конструкторы и технологи постоянно искали пути повышения качества своей продукции и пытались добиться ее соответствия постановлениям ГКО. Государственный Комитет Обороны 16 ноября 1942 года обязал завод № 21 предъявить на испытания Ла-5 с полетным весом 3100 кг, а спустя 23 дня потребовал установить на истребитель мотор М-82Ф. Одновременно предпринимались меры по облегчению управления самолетом.
В 1943 году на заводе в Горьком организовали поточное производство Ла-5 и в сутки из сборочного цеха выкатывали до 16 машин. Поточная линия позволила увеличить не только производительность труда, но и качество контроля сборки машин. Ла-5 был, безусловно, значительным достижением отечественной авиапромышленности, но он появился с опозданием. К тому времени у противника имелся Bf 109G-2, сначала «пятиточечный», а затем облегченный «трехточечный» — с пушкой и двумя пулеметами. Возросшая мощность мотора «мессершмитта» сделала свое дело: значительно улучшилась не только горизонтальная, но и вертикальная скорость.
Для достижения заданной скорости на одном из Ла-5 дополнительно улучшили герметизацию капота и противопожарной перегородки, устранили люфты и щели в элеронах и рулях, улучшили внешнюю отделку и ряд других доработок. В итоге самолет показал у земли скорость 565 км/ч, а на высоте — 590 км/ч.На заводе и в КБ постоянно велась борьба за снижение веса самолета, но стабилизировать его не удавалось. Только облегчили планер почти на 140 кг, в том числе и за счет перехода на металлические лонжероны крыла, как пришлось вновь возвращаться к деревянным из-за нехватки металла.
В августе 1942 года в небе под Сталинградом немецкие летчики впервые встретились с незнакомым советским истребителем. Скоротечность воздушного боя не позволила им внимательно рассмотреть машину, издалека напоминавшую все реже встречавшиеся в небе И-16. Именно это сходство с одним из лучших советских истребителей предвоенных лет, получившего среди немецких пилотов еще в Испании прозвище «Крыса», привело к предположению, что они столкнулись с его новой модификацией, названной «Новая крыса».
В ходе государственных испытаний на усовершенствованном Ла-5, завершившихся в январе 1943 года, получили максимальную скорость 600 км/ч на высоте 6300 м и 582 км/ч на 3600 м. Это был наивысший результат для Ла-5 с мотором М-82Ф, при этом самолет стал как бы переходным от Ла-5Ф к Ла-5ФН.
В общей сложности за три года (1942-1944) выпуска заводы в Горьком, Москве, Тбилиси и Улан-Уде собрали 10 000 истребителей Ла-5 всех модификаций. Получается, что этот самолет стал вторым по массовости после легендарного Як-9, которых выпустили свыше 16 тысяч единиц. Примечательно, что именно Ла-5ФН стали причиной, по которой командование Люфтваффе отказалось от мысли сделать «Фокке-Вульфы»основным истребителем на советско-германском фронте: они гораздо менее успешно, чем «Мессершмитты», противостояли истребителям Лавочкина.