Истребитель-перехватчик с двигателем повышенной высотности. Самолет создан в связи с тем, что в 1942 году над Москвой стали появляться немецкие фоторазведчики «Юнкерс» Ju 86R, летавшие на высотах 12 000-13 000 м, недоступных для обычных истребителей и зенитных орудий.

На Як-9ПД установили специальный мотор повышенной высотности М-105ПД. Для снижения веса вооружение было облегчено и состояло из одной мотор-пушки ШВАК. Самолет проходил испытания с 16 апреля по 25 июня 1943 года и достиг высоты 11 650 м, что было недостаточно для перехвата высотных «Юнкерсов». Кроме того, мотор на больших высотах работал ненадежно и постоянно перегревался. Испытания сочли неудачными, машина серийно не строилась.

Вторую попытку создания на базе Як-9 высотного истребителя предприняли в 1944 году. На этот раз его оснастили новым мото­ром М-106ПВ («повышенной высотности»). Сам самолет подвергся более серьезной пе­ределке. У него изменили геометрию крыла, установили новый радиатор и винт с широкими лопастями. С целью облегчения де­монтировали синхронный пулемет, тормозные щитки и многое другое оборудование. В результате взлетную массу удалось снизить до 2500 кг. Таким образом, Як-9ПД стал самой легкой модификацией «девятки».

На испытаниях самолет набрал высоту 13 500 м, что являлось рекордом для порш­невых «Яков». Двигатель работал устойчиво, претензий к летным качествам машины тоже не возникало. Но отсутствие гермокабины сильно затрудняло работу пилота на больших высотах и снижало боевые возможно­сти истребителя. Тем не менее Як-9ПД с мо­тором М-106ПВ был выпущен малой серией в 30 машин, которые поступили в части ПВО Москвы.

ЯК-9Р («разведывательный»)

Як-9 или Як-9Д с установленным за кабиной пилота аэрофотоаппаратом получил обозначение Як-9Р. В 1943 году таким образом было модифицировано 35 серийных машин. Самолет удачно сочетал в себе качества истребителя и разведчика.

ЯК-9К («крупнокалиберный»)

В конце 1943 года была предпринята попытка в очередной раз увеличить калибр основного вооружения Як-9 путем установки на самолет 45-мм мотор-пушки НС-45. Ее боекомплект состоял всего из 29 снарядов. Самолет получился уникальным, ведь орудия такого калибра еще нигде в мире не ставили на одноместные одномоторные истребители. Масса орудия составляла 150 кг, масса снаряда - более килограмма, сила отдачи - почти семь тонн.

Для частичного поглощения отдачи пушку снабдили большим дульным тормозом, хорошо заметным на фотографиях Як-9К. Тем не менее огневая мощь истребителя оказалась избыточной, а увеличенный вес вооружения и боезапаса привел к снижению летных данных. На фронтовых испытаниях самолет не показал заметных преимуществ перед Як-9Т. В результате выпуск истребителя ограничили малой серией в 53 экземпляра, построенных с апреля по июль 1944 года.