Як-3РД представлял собой одноместный экспериментальный истребитель со смешанной силовое установкой, построенный на базе серийного самолета Як-3. Кроме поршневого двигателя ВК-105ПФ2 на нем в хвостовой части фюзеляжа был установлен в качестве ускорителя жидкостный ракетный двигатель РД-1. Керосин и окислитель (концентрированная азотная кислота) находились в двух специальных крыльевых баках и обеспечивали работу ракетного двигателя в течении 3 минут. Вместо одной пушки ШВАК и двух синхронных пулеметов УБС была установлена одна мотор-пушка HС-23 калибра 23мм.

Самолет Як-3РД был изготовлен в единственном экземпляре в декабре 1944 года. В течении нескольких месяцев он проходил заводские испытания, в том числе было выполнено восемь полетов с использованием РД-1. Фактически была получена скорость 782км/ч на высоте 7800м, но были выявлены недостатки в системе автоматики и системы запуска РД.

После доработок в августе 1945 года самолет снова вышел на испытания, но 16 августа самолет по невыясненой причине вошел в пологое пикирование и врезался в землю. В связи с появлением в послевоенное время турбореактивных двигателей работы по оснащению поршневых самолетов жидкостными ракетными ускорителями были прекращены.