Ла-5 превосходил ЛаГГ-3, но, увы, уступал "Густаву" - Bf 109G, в больших количествах появившемуся под Сталинградом. Кроме того, далеко не все недостатки сумели устранить при внедрении машины в серию: в кабине Ла-5 стояла удушающая жара, обусловленная плохой термоизоляцией двигателя и отсутствием вентиляции, ненадежно работал мотор и вооружение. От некоторых дефектов удалось избавиться в ходе серийного выпуска самолетов, но главное - отставание от Мессершмитта и только что появившегося на Восточном фронте Fw.190 можно было преодолеть только серьезной модернизацией.
Такие работы развернулись под руководством Лавочкина осенью 1942 г. Направление - традиционное: уменьшение массы машины вкупе с попытками поднять мощность двигателя. Массу снизили за счет отказа от крыльевых топливных баков (как и на ЛаГГе), уменьшения с 10 до 8,5 мм толщины бронеспинки. В декабре 1942 г. моторостроительное КБ Швецова выпустило модификацию М-82 - М-82Ф, у которого было расширено время работы на взлетном режиме, фактически данный режим работы двигателя стал номинальным (М-82 имел 10-минутное ограничение), на практике это означало прибавку мощности в бою на 200-300 лошадиных сил. Облегченный Ла-5 с М-82Ф пошел в серию под обозначением Ла-5Ф. Для более эффективного использования подвешиваемых бомбы на самолет установили новый прицел ПБП-1Б (Прицел для бомбометания с пикирования), имеющий две шкалы - для скоростей 200 и 300 км/ч. Для облегчения самолета были сняты два 65 литровых бака в крыльях, в связи с этим дальность полета самолета сократилась до 760 километров.
По сравнению с самолетом Bf.109G-2 и G-4 истребитель Ла-5Ф имел до высоты 6 км значительно меньшие время и радиус виража, поэтому мог зайти в хвост Bf.109G через три-четыре виража. Это подтвердили сравнительные испытания и показательные воздушные "бои" между этими самолетами, проведенные в НИИ ВВС в 1943 г. На основании результатов этих испытаний было также установлено, что вертикальный маневр Ла-5Ф и указанных модификаций Bf.109 был практически одинаков до высоты 3,5 км. На больших высотах преимущество в этом виде маневра переходило к Bf.109. Тем не менее, умело сочетая горизонтальный и вертикальный маневр, летчик Ла-5Ф мог владеть инициативой воздушного боя до высоты 4 км.
По сравнению с Fw-190A-4 и А-5 истребитель Ла-5Ф, как свидетельствуют результаты сравнительных испытаний, имел преимущество по скорости и всем видам маневра во всем диапазоне высот, где в основном велись воздушные бои.
