После боев лета-осени 1942 года и после тяжелых потерь советской авиации в районе Сталинграда командующий 1-й Воздушной армией генерал С.А. Худяков извещал Главкому ВВС маршалу авиации А.А. Новикову: «Немецкие истребители, как водится, держат инициативу боя в своих руках, атакуют в выигрышных условиях, а при неблагополучной атмосфере безнаказанно выходят из боя, зачастую даже не применяя маневра, по прямой с комплектом высоты…».
Сложившаяся обстановка требовала незамедлительных действий со стороны советских авиаинженеров. Как предполагали многие, главнейшим путём решения задачи была разработка и установка на истребитель сильного мотора с наддувом. Напротив на загвоздку решил взглянуть А.С. Яковлев, предложивший августе 1942 г. пойти по пути максимальной оптимизации конструкции нового истребителя, которая максимально подходила бы для ведения воздушных боев на советско-немецком фронте.
За основу нового истребителя предполагалось взять Як-1б и назвать новую машину Як-1МС (данный самолёт был прозван «Москитом», а позже наименование перекочевало в документы). Самолёт разрабатывался с одной исключительной целью: завоевать преимущество в воздухе. Все совершенствования конструкции были направлены на всеобщее снижение веса. Сняли, в том числе, два бака из четырех для совершенствования скорости и маневра (дальность такой машине была не надобна). В связи с отказом от боя на виражах площадь крыла уменьшили на 2,55 м², силовой комплект крыла стал выполняться из дюраля. Новые узлы крепления разрешали в полевых условиях без лишних усилий менять поврежденную плоскость. Другие метаморфозы коснулись силовой установки. Маслорадиатор был убран из-под носовой части и перенесен в корень крыла. Установка 2-х новых маслорадиаторов дозволила сэкономить 10 кг веса. А водорадиатор был сдвинут к хвостовой части и мощно утоплен в фюзеляж. Все остальное (в том числе, ферма каркаса и полотняная обшивка бортов) изменениям не подвергалось. Оставили без метаморфозы бортовое оборудование и штатное вооружение Як-1б: 20-мм пушку ШВАК и 12,7-мм пулемет УБ.
Снижения веса еще на 280 кг добились, установив фонарь кабины, отштампованный из цельного листа плексигласа, и заменив железные и деревянные детали на дюралюминиевые. Охрана пилота состояла из бронеспинки и заднего бронестекла, а крыльевые баки были протектированы снизу и с боков. Предполагавшаяся установка мотора М-106П должна была дозволить «Москиту» развить скорость 560 км/ч у земли и 670 км/ч на высоте 5500 м. Высоту 5000 м новая машина должна была набирать за 4 минуты. Время выполнения виража не должно было превышать 17-18 секунд.
Как традиционно, уже по сложившейся обычии, у новой машины начались загвоздки с мотором: М-106 пришлось заменить на серийный М-105ПФ. Тем не менее, показатели, достигнутые авиатором-испытателем П.Я. Федрови 28 февраля 1943 года были не так уж и далеки от расчетных: максимальная скорость у земли - 545 км/час; скорость на высоте 4450 м - 632 км/час; время комплекта высоты 5000 м - 4,1 мин. Приемочная комиссия рекомендовала истребитель к серийному производству.
По докладу маршала авиации А.А. Новикова наркому авиапрома А.И. Шахурину, военные приняли самолет с воодушевлением: «…Во время боев с немецкими самолетами ФВ-190 ДБ-801 и Me 109 с трехточечным вооружением (облегченным) самолет Як-1 «Москит» имел превосходство в вертикальном и горизонтальном маневре, а также и по скоростям до высоты 5000 метров. Считал бы рациональным на заводе № 292 организовать выпуск самолетов Як-1 «Москит»». Тем не менее, серийное производство затягивалось из-за недоработки моторов М-106 и М-107. Модернизация мотора М-105ПФ также не разрешала добиться необходимого итога. Работы по доводке затягивались, правда фронту необходим был такой истребитель.
Наконец, путем регулирования наддува на моторе М-105ПФ удалось добиться мощности в 1290 л.с. в боевом режиме. В июле 1943 года «Москит» с таким мотором был передан в ЦАГИ для продувки в аэродинамической трубе. По полученным в августе рекомендациям на первом экземпляре Як-1М на все цилиндры поставили индивидуальные выхлопные патрубки, воздухозаборник нагнетателя перенесли под капот, полотняную обшивку хвостовой части заменили фанерной, усовершенствовали герметизацию и подгонку панелей, люков и створок шасси. Реализованные совершенствования дозволили истребителю добиться скорости у земли 573 км/ч, а на высоте 4500 м - 653 км/ч.
На дублеры «Москита» установили мотор М-105ПФ2 с новым винтом изменяемого шага, усовершенствовали по рекомендациям ЦАГИ аэродинамику, заменили пушку ШВАК на ША-20М с боекомплектом 110 снарядов, добавили 2-й пулемет УБ, а также установили коллиматорный прицел ПБП-1а. Улучшилась охрана авиатора и протектирование баков. Внесенные метаморфозы скептического увеличения веса не вызвали. 26 октября 1943 года Постановлением ГКО № 4410 истребитель «Москит» под обозначением Як-3 был принят на вооружение.