Правительство 10 октября 1940 г. приняло решение запустить под обозначением ЛаГГ-3 истребитель И-301 в массовое производство на нескольких заводах ( 21 в Горьком, 31 в Таганроге, 23 в Ленинграде и 153 в Новосибирске, приказ НКАП о запуске в серию улучшенного И-301 с увеличенным запасом топлива на заводе 21 вышел 23 ноября 1940 г.). Головным был определен завод в Горьком, куда предстояло переехать большей части сотрудников КБ во главе с Лавочкиным, в Таганрог направлялся Горбунов; Гудков оставался в Химках в должности главного конструктора ОКБ. Триумвират распался.
Планом на 1941 г. предписывалось изготовить 2960 истребителей ЛаГГ-3. До 22 июня удалось выпустить 322 самолета, темп выпуска отставал от запланированного, контрольная цифра плана на 1 июля 1941 г. - 805 ЛаГГов. Сказывалась недоведенность конструкции из-за крайней спешки с запуском самолета в серию. Кроме того, у Лавочкина возникли проблемы с Горьковским заводом. Из 100 человек недавно образованного КБ из Химок в Горький согласилось переехать не более тридцати, остальные работники, причем далеко не самые худшие, остались с Гудковым.
Лавочкина на Волге приняли далеко не с распростертыми объятиями - завод давно и успешно выпускал И-16 и не горел желанием осваивать совершенно новую конструкцию, тем более, что в Горьком М.М.Пашинин спроектировал истребитель на 60% унифицированный с И-16. Его-то и хотели делать заводчане. Но все же, в январе 1941 г. главный конвейер сборки ЛаГГ-3 уже занимал половину сборочного цеха завода 21, на второй половине все еще шел выпуск И-16 тип 29. Первый ЛаГГ, изготовленный в Горьком, поднялся в воздух с заводского аэродрома 23 января 1941 г., однако военной приемкой он был принят только 24 февраля.
С началом серийного производства появились проблемы качества - штучное производство всегда "ювелирное" массового. Из частей, куда отправляли новые истребители стали приходить рекламации - самолеты недодавали скорости (окраска самолета, а не полировка "рояля"), подламывались стойки шасси (дополнительные два топливных бака), происходили отказы вооружения и механизмов уборки-выпуска шасси. В результате проведения доработок по результатам испытаний опытных машин и установки по требованиям заказчика дополнительного оборудования, масса серийных ЛаГГов выросла на 70 кг, максимальная скорость полета упала до 550-555 км/ч, снизилась дальность полета. При эксплуатации на полевых аэродромах выявились некоторые серьезные недостатки машины: отсос потоком посадочных щитков, очень ограниченный обзор в задней полусфере, тенденция к срыву в штопор на малых скоростях.
Вооружение самолетов первых трех серий состояло из пяти пулеметов - одного БК (вместо пушки), двух БС и двух ШКАС. Интриги и технические трудности, связанные с разработкой пушки МП-6, привели к аресту Л.Г.Таубина и прекращению работ по новой авиационной скорострельной пушке. Контрольные испытания (КИ) ЛаГГ-3 первой серии закончились в НИИ ВВС 20 июня 1941 г., фактически это были государственные испытания, поскольку первый раз госиспытания И-301 не прошел. В ходе КИ удалось выявить массу конструктивно-производственных и эксплуатационных дефектов, устранять которые пришлось уже во время войны. На ЛаГГ-3 первых серий устанавливали радиопередатчик РСИ-3 Орел.
ЛаГГ-3 по весовой отдаче и компактности конструкции значительно уступал Як-первому. Конструкция ЛаГГ-3 при том же двигателе и почти аналогичном вооружении была на 300 кг тяжелее. Это в первую очередь объясняется деревянной конструкцией фюзеляжа по сравнению с ферменной у Як-1. Есть весовая разница и в крыльях: у "ЛаГГа" узлы крепления консолей оказались тяжелее по сравнению с "Яком", не имевшего разъемов. Но зато живучесть "ЛаГГа", и тем более его преемника "лавочкина", была невероятной.
Одним из первых ЛаГГи получил 164-й ИАП, базировавшийся на Кавказе. В этом полку начал свою карьеру военного летчика маршал авиации Н.М.Скоморохов, войну он закончил майором, сбил 46 самолетов лично, восемь - в группе. Три звена ЛаГГов 160-го полка обеспечивали перелет в осажденный Ленинград Г.К.Жукова. На другом фланге огромного фронта ЛаГГ-3 1 -и серии имелись на вооружении 44-го ИАП Ленинградского фронта, 7 марта 1942 г. преобразованного в 11-й гвардейский. В августе 1941 г. на ЛаГГ-3 летчики 17-го ИАП прикрывали днепровские переправы в районе Кременчуга. Полк сменил "ишаки" на ЛаГГи в конце июля в Ростове-на-Дону. В июле ЛаГГи получил также 170-й ИАП. Осенью 1941 г. с И-16 наЛаГГ-3 был перевооружен 69-й ИАП, в котором служил один из самых результативных летчиков-истребителей Великой Отечественной войны - А.В.Алелюхин (40 побед, одержанных лично и 17 -в группе).
