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.
Капитан Базанов был удостоен звания Герой Советского Союза 26 октября 1944 г. Весной 1945 г. 3-й ГИАП перевооружили истребителями Ла-7. День Победы Петр Базанов встретил в Оберглогау, на его счету было 362 боевых вылета, 62 проведенных воздушных боя, 22 личных и шесть групповых побед.
В районе Керчи в начале 1943 г. на Ла-5 воевал 790-й ИАП. Летчик этого полка П.К.Бабайлов дважды таранил вражеские самолеты. До своей гибели в октябре 1944 г. Бабайлов сбил на Ла-5 28 самолетов лично и четыре — в группе. В апреле-мае Ла-5 получил действовавший в районе Великих Лук 32-й ГИАП. Командовал полком Василий Сталин. На Кубани на Ла-5 воевал 13-й, 116-й ИАП. Весной 1943 г. «Лавочкиными» перевооружили 159-й ИАП — элитный полк Ленинградского фронта. Полком командовал известный ас Ленинградского неба П.Покрышев.
