1941年11月16日，希特勒下令向莫斯科发动总攻，他给德军的口授命令中说，鉴于重大的时机已经成熟，尤其是冬季的到来，军队物质保障很差，我命令在最短的时间内，不惜一切代价攻下首都莫斯科。经过3个星期的激战，德军在莫斯科以北推进到了克柳科夫地区，以南到了卡希拉，企图以钳形攻势攻下莫斯科，前苏联军队以顽强抵抗，将德军阻挡于莫斯科市区外，使他们再也不能向前推进。1941年12月5日，前苏联军展开反攻，12月10日，收复了索尔涅奇诺戈尔斯克，12月15日，解放了克林、伊斯特拉，12月16日，收复加里宁，12月19日－26日，相继收复了塔鲁萨、沃洛科拉姆斯克和纳罗一佛明斯克，这次反攻，在主要方向上使德军向西后退了200－250公里。
1942年7月中旬，争夺斯大林格勒的战役打响了，德军一直推进到斯大林格勒城下，打进市郊，红军为争夺每一条街道、每一栋楼房都展开浴血奋战。
斯大林格勒保卫战是异常惨烈的。德军投入了50多万武装到牙齿的陆军部队，为支援地面部队，他们投入了当时德国最好的空军部队，集中了1200多架飞机，包括里希特霍芬第四航空队，为了保证它的轰炸机能在伏尔加区域为所欲为，压制前苏联空军和保住制空权，德军从本国调来了航空队，配备有在欧洲战场获得丰富经验的最佳歼击机驾驶员。此时苏军只有500多架飞机，且多数是旧飞机，新型飞机“雅克－1”、“彼－2”和“伊尔－2”很少，因此，苏军损失很大。1942年秋，雅科夫列夫再次前往西伯利亚，任务是采取一切措施，在短时期内，把雅克飞机日产量增加一倍。
雅科夫列夫迅速赶到工厂，与其他工程技术人员制订了增加生产的新措施，即在飞机制造上所用的部件都采用大批量流水作业法生产。同时，雅科夫列夫又设计出根据“雅克－7”改制的更先进的“雅克－9”，并投入生产。
到雅科夫列夫离开西伯利亚时，工厂就已达到日产20架“雅克”飞机的生产量了。
“雅克－9”一出厂，便投入到了保卫斯大林格勒的战斗。由前苏联最优秀的克列晓夫航空团驾驶的“雅克－9”在斯大林格勒上空，将德军的“梅塞施米特”打得全机起火，德空军王牌飞行员多半在这场空战中丧命，其中德国最着名的王牌飞行员爱亨豪森伯爵也被击毙。
德军的损失是巨大的，以致他们不得不把德国统帅部直属的第八航空军从遥远的地方调到斯大林格勒，甚至从西西里岛和列宁格勒中部战线抽调空军来支援斯大林格勒。前苏联空军驾驶自己生产的“雅克”、“伊尔”、“米格”、“拉格”和“彼－2”、“波－2”等新型飞机将斯大林格勒的天空变成了德国法西斯空军的墓地。
1942年11月，前苏联军在斯大林格勒从防御转入反攻，将德军第六集团军和第四坦克集团军包围，德军被迫转入防御，德国空军也转入战术防御，至此，德军才真正觉察到前苏联空军的实力。前苏联军的强击航空兵不断歼灭被围的德军，歼击航空兵则夜以继日地破坏德军的空中运输线。
1943年2月2日，被围困的德国保卢斯第六集团军宣布投降，历时8个月的斯大林格勒保卫战以前苏军的全面胜利而告结束。在斯大林格勒战役期间，德军共损失飞机3000多架，德军以及德空军从此一蹶不振，不得不开始退却。
在斯大林格勒击溃德军后，前苏联空军便进入夺取制空权阶段，然而要切实夺取制空权，必须给前线提供更多、更好的歼击机、强击机和轰炸机，对续航性能的改进也被提到议事日程上来。首先，斯大林格勒战役提出了在歼击机上配置轰炸武器，即在机翼上挂炸弹的问题，这样的歼击机在前线非常有效；其次，改进生产了航程为1400公里的远程歼击机“雅克－9德”（“德”
为俄文“远程”一词的字头）装37毫米机炮的“雅克－9特”歼击机，“图－2”轰炸机和“拉－5”的新改型歼击机。
从1942年开始，前线的飞行员、坦克兵、炮兵和步兵都感到后方的支援明显地增强了，武器的生产量逐日上升，使前方将士的胜利信心大大加强，他们坚信，利用本国的武器装备，一定能把德国入侵者打败。
轰炸机于1943年秋开始投入前线使用，用以更换旧轰炸机“伊尔－4”，图波列夫设计的“图－2”轰炸机的飞行战术性能和航速比德国的“容克斯－88”轰炸机更为优越。
谢·弗·伊留申在“伊尔－2”的基础上，研制出“伊尔－10”全金属双座强击机，该机带两门23毫米“维雅”机炮和一门20毫米小机炮，加强了装甲，加大了发动机功率并使航速提高到500公里/小时，“伊尔－10”强击机性能远远超过德国飞机，在战场上使德国空军胆战心惊，敌人给“伊尔－10”起个名字叫“黑死神”。
稍后，雅科夫列夫又设计出“雅克－3”歼击机，拉沃奇金又设计出“拉－5”歼击机。
不甘落后
在战争继续的同时，德国空军已经意识到前苏联飞机性能优于德国飞机，因此，德国发狂似的忙于改进“梅塞施米特”飞机，首先是设法提高飞机的速度，加大其航程和火力，德国“梅塞施米特－109F”的改型“109E”和“109G2”以及新型“福克·沃尔伏－190”，虽然增加了机炮数量，以加大火力；增加了燃料以延长航程；增加了发动机功率以加快速度，然而却使飞机的重量也增加了，而重量的增加又会相应的降低歼击机的爬升率，垂直机动性和水平机动性。所以，改进后的德国飞机性能没有得到提高。
为了在战争中避免陷于被动地位，前苏联也加强了飞机性能的改进。
他们以“雅克－1”作基础，按照几何尺寸最小、最有效、载荷最大的原则研究这架新飞机的尺寸，使新飞机的机翼面积由17.5平方米减小到14.5平方米。沉重的机翼木质大梁换成很轻的硬铝大梁，使飞机的重量减轻了300公斤，气动性能得到改善，虽然发动机未变，但“雅克－3”的火力增强了，机动性得到显着的提高，速度每小时提高了70公里，时速达到660公里，飞机重量为2650公斤，而德国改进后的“梅塞施米特”重3000多公斤，“福克·沃尔伏”重4000公斤。
“雅克－3”投入批量生产后，雅科夫列夫又对它进行了一些改进，将木质机翼改为全金属机翼，使飞机重量又减轻了许多，这样就可以将20毫米机炮换成37毫米机炮，并将装在两边的两挺12毫米同步机枪换成两门20毫米同步机炮，使火力增大了2倍。
“雅克－3”在战斗中发挥了巨大威力，不仅前苏联空军使用它，而且在第二战场开辟后，英国和法国飞行员也驾驶着“雅克－3”与德军作战，它是当时速度最高、机动性最好的。库尔斯克战役后，德国军队开始节节败退。苏军最高统帅部提出的任务是，消灭敌人，然后捣毁它的巢穴。前苏联空军的战术也改变为，竭力阻止德军有组织的撤退，轰炸各渡口的德军。
由于前苏联军队的前进速度很快，西部的机场在战争初期已全部被德军破坏，不可能在短时间内修好。因此，前苏联飞机只能从很远的机场起飞，这样就会影响掩护地面部队渡河，因此研制远航歼击机的任务十分紧迫。
雅科夫列夫及其设计局的同志们又投入到了紧张的工作中，不久便研制出不着陆航程为2000公里的远程歼击机“雅克－9德德”，它比“雅克－9”的航程增大了1倍，而且还给“雅克－9德德”装上了炸弹。1944年初，一批前苏联飞行员驾驶远程型“雅克－9”飞机，从前苏联不着陆直接飞到意大利，中间飞过德军占领下的罗马尼亚、保加利亚和南斯拉夫的上空，德军眼巴巴地看着这种快速歼击飞机，只能望机兴叹。
1945年4月，在夺取柏林的空战中，希特勒将被打垮的各航空集团军剩下的全部1500架飞机投入战斗，在柏林战役的第一天，前苏联飞行员出动了17500架次，将德国空军的残部全部消灭，从此德国空军再也不复存在了。
1945年5月8日，德国在无条件投降书上签字，前苏联的卫国战争结束。
喷气时代
1945年5月战争一结束，雅科夫列夫及其设计局的同志们就立刻投入到了研制喷气飞机的工作上。他们在“雅克－3”上装了一台“埃尔德－10”涡轮喷气发动机，将“雅克－3”的机头做了修改，使这架喷气飞机非常轻，而且时速超过了800公里/小时，1945年秋，这种飞机开始试飞，1946年4月通过鉴定，取名为“雅克－15”。
与此同时，米高扬设计局也设计出第一种“米格－9”喷气飞机，最大速度达900公里/小时。这两种喷气歼击机是前苏联自行设计、自行制造的第一种喷气飞机。
1948年，雅科夫列夫又设计出装“埃尔德－500”的“雅克－23”喷气飞机。在战后前苏联第一代喷气飞机中，米高扬设计的“米格－15”是使用最广泛的一种喷气式歼击机。它装有一台2700公斤推力的“雅克－1”发动机，机载武器是一门37毫米和两门23毫米机炮，必要时机翼下还可挂副油箱或炸弹，速度最高达1050公里/小时，为保证飞行员能在高速状态下安全应急脱离飞机，采用了弹射坐椅。
1948年，伊留申设计出喷气式前线轰炸机“伊尔－28”，最大时速为900公里/小时，载一吨炸弹时的航程是2400公里，可装载自卫武器4门23毫米机炮。
“雅克－15”、“雅克－23”、“米格－9”、“米格－15”及“伊尔－28”装的都是缴获或仿制德国产喷气发动机。1949年，前苏联生产出自己设计的涡轮发动机。前线歼击机“米格－19”是第一种苏制超音速飞机，最大速度1450公里/小时，并装两台苏制喷气发动机“埃尔德－9勃”。1949－1951年间，雅科夫列夫又研制出前苏联第一架全天候截击歼击机“雅克－25”。
这种飞机配有大功率雷达和无线电设备，保证了它能在昼夜任何时候，任何气候条件下的作战使用。它将两台发动机装在两侧机翼下方，可使机身有更多的空间，以容纳雷达，大量燃料和两名飞行员，并且续航时间最长，被前苏联空军采纳为全天候巡逻截击机装备部队。
1962年夏，前苏联的直升机落后于美国，其原因是前苏联直升机的设计力量不足，于是雅科夫列夫被调去协助研制大型多座直升机。
建造直升机，一种靠水平旋转的旋翼升空的飞行器的最初设想，是达·芬奇早在16世纪初就提出来的，他的设计思路非常合理，只是由于那时科学和技术没有发达到一定的水平而无法制造出来。1754年，俄国科学家米·瓦·罗蒙诺索夫制造出“气动力飞行器”即直升机的模型，它的旋翼是靠钟表的发条机构转动的，真正造出直升机，是20世纪初的事。在第一次世界大战前的俄国，莫斯科高等技术学校的航空小组，根据当时的大学生鲍·尼·尤里耶夫提出的设计方案，试制了第一架直升机，后来由于战争爆发而中断。1932年，中央空气流体动力学研究院设计了一架直升机，创造了飞行高度605米的世界纪录。20世纪40年代，美国设计师西科尔斯基成功地研制出多种小型单旋翼直升机，其中几种型号被美国陆军采用，参加了朝鲜战争。另一位美国设计师皮亚谢茨基设计的中型起重直升机“作业马”在美国海军陆战队中获得广泛应用。
雅科夫列夫设计局的设计师，长期致力于运动飞机和歼击机的研制，对直升机的研制是从零开始，加之运动飞机和歼击机要求的是速度快、机动性强，所以雅科夫列夫以前设计的飞机是一架比一架快。而对直升机的要求却恰恰相反，主要追求的不是速度，而是零速下的悬停能力和带大量载荷时的垂直上升能力，因此，雅科夫列夫及其设计师们面临的困难可想而知。
在不到一年的时间，雅科夫列夫及其设计局的设计师们就成功地研制出4架原型直升机并在试验室、机场进行试飞。又经过了将近半年的努力，终于解决了困扰世界许多国家直升机设计师的振动问题。在其他部门的协同配合下，完成了直升机的试制，并通过了国家试飞。被国家命名为“雅克－24”
直升机，并投入批量生产。
“雅克－40”——最受欢迎的
20世纪60年代，前苏联航空工业用于民用飞机制造的力量越来越大。雅科夫列夫不仅成功地设计了滑翔机，多种运动机，多种歼击机和前苏联第一代喷气歼击机以及直升机，在20世纪60年代，他也开始了民用航空飞机的设计。
20世纪50－60年代，世界各国在大型和超大型远程喷气客机的研制上都取得了很大的成就，而在地区支线航线上仍然使用一些活塞式飞机。使用最广泛的是美国设计师唐纳·道格拉斯于20世纪30年代设计的“DC－3”飞机，二战后，这种飞机纷纷退役，这使地区支线航线的后继机产生了空缺。
20世纪60年代中期，美国曾组织了一次对更好的支线飞机的设计投标，它的设计要求是：飞机能在不长于800米的跑道上起落，载客14－30名，航速370公里/小时，航程1160公里，但20世纪70年代也未成功。而雅科夫列夫于1966年设计制造成功的“雅克－40”喷气式短程客机却弥补了这一空白，并使支线航线飞机也进入了喷气时代。
“雅克－40”又叫做飞机轿车，它的航速是550－660公里/小时，飞行高度6000－7000米，客舱是气密的，旅客的空中环境与习惯了的地面大气压的环境一样，飞机着陆滑跑长度只有400米左右。“雅克－40”对机场的要求很低，由于起落架减震柔和，机轮直径很大，减小了对跑道地面的压力，因此飞机可在土路上起飞。“雅克－40”于1966年10月21日在莫斯科郊外机场首次升空。1968年开始使用于俄罗斯中部各州及波罗的海和中亚航线，给缺乏长跑道的大型飞机场和没有喷气客机的中小城市提供了空中运输工具。
“雅克－40”试飞成功后，意大利成了第一个买主，而美国、法国、巴基斯坦、伊拉克等国的飞行员都驾驶过这种飞机。
雅科夫列夫是一个在前苏联航空工业发展中作出极大贡献的飞机设计师，继“雅克－40”之后，他于1967年又研制出“雅克－36”前苏联空军第一种垂直起落飞机，“雅克－18T”多用途飞机。1975年，他又研制出“雅克－42”
短程喷气式客机。
