Истребитель МиГ-3 был самым массовым из советских самолетов нового поколения в июне 1941 г. Разработанный как высотный перехватчик, он обладал превосходной скоростью на большой высоте - до 640 км/ч. Однако первые же воздушные бои с немецкими «Мессершмиттами» обнаружили его существенные недостатки: плохую маневренность на малых и средних высотах, довольно слабое вооружение и склонность к штопору. Последнее обстоятельство негативно влияло на действия малообученных пилотов при ведении боя вблизи земли. Прототип истребителя, И-200, был облетан 5 апреля 1940 г. Не дожидаясь окончания испытаний, многообещающий самолет в мае запустили в серию под обозначением МиГ-1.

Когда резервы форсирования двигателя М-82ФН были исчерпаны, совершенствование самолета Ла-5 стало возможным только за счет улучшения аэродинамики и облегчения конструкции. Путем продувки истребителя в аэродинамической трубе были определены мероприятия, способствующие снижению аэродинамического сопротивления машины. Маслорадиатор был перенесен под фюзеляж, капот двигателя полностью герметизирован, установлены дополнительные щитки главного шасси, изменена форма центроплана крыла. Значительную экономию веса дало использование крыльевых металлических лонжеронов вместо деревянных.

Низкая боевая эффективность ЛаГГ-3 в боях с немецкими истребителями послужила причиной ограничения его производства. Для улучшения летных качеств «ЛаГГа» необходима была коренная модернизация машины. С. Лавочкин решил проблему установкой мощного звездообразного 1700-сильного двигателя М-82. Крупногабаритный мотор удалось совместить с планером ЛаГГ-3 с минимальными переделками, чтобы не снижать темпы производства при переходе на новый тип самолета. Работы были выполнены за несколько месяцев, и в марте 1942 г. опытная машина впервые поднялась в воздух. Новый самолет имел скорость около 600 км/ч и обладал гораздо лучшей маневренностью и скороподъемностью по сравнению со своим предшественником.

Разработанный в ОКБ под руководством С. Лавочкина, В. Горбунова и М. Гудкова, опытный образец самолета - И-22 - впервые поднялся в воздух 30 марта 1939 г. Конструкция истребителя была необычна тем, что почти целиком состояла из дерева. Машина, получившая обозначение ЛаГГ-1, была рекомендована для серийного выпуска с условием увеличения дальности полета. Новый прототип, И-301 с увеличенными топливными баками в консолях крыла и 1050-сильным мотором М-105П, развил на испытаниях скорость 605 км/ч. В 1941 г. серийный истребитель был обозначен ЛаГГ-3 и строился сразу на пяти заводах. К началу войны было выпущено 322 таких самолета.

Прототип двухмоторного бомбардировщика-моноплана под обозначением ЦКБ-26 впервые поднялся в воздух в 1935 г. После целого ряда доработок в 1937 г. самолет был запущен в производство как ДБ-3 или ЦКБ-30 (ДБ - дальний бомбардировщик). Самолеты ранних выпусков оснащались 765-сильными моторами М-85, но в 1938 г. на ДБ-Зб стали устанавливать двигатели М-87 мощностью по 960 л.с. Несмотря на простую и прочную конструкцию, самолет обладал недостаточным оборонительным вооружением, состоящим всего из трех пулеметов калибра 7,62 мм, и во время «зимней войны» с Финляндией в 1939-40 гг. подразделения этих бомбардировщиков понесли большие потери.

Немецкие солдаты на Восточном фронте с почтительным ужасом называли этот самолет «черной смертью». Опытный одноместный образец штурмовика под обозначением ЦКБ-57, пилотируемый летчиком В. Коккинаки, совершил первый полет в конце 1939 г. Оснащенный тяжелой бронезащитой передней части фюзеляжа и рядным мотором AM-38 мощностью 1665 л.с., прототип прошел государственные испытания весной 1941 г. Затем началось серийное производство самолета, и до начала нападения Германии на СССР было выпущено 249 штурмовиков Ил-2.