Одноместный фронтовой истребитель Як-3У представлял собой модификацию самолета Як-3 с двигателем воздушного охлаждения АШ-82ФH. Замена капризного, ненадежного в эксплуатации двигателя ВК-107А более мощным и доведенным двигателем АШ-82Ф позволяла создать истребитель, который по своим показателям превосходил бы все истребители, находившиеся на вооружении ВВС.

На самолете немного увеличили размах крыла, а само крыло сдвинули вперед для увеличения противокапотажного угла. Обводы фюзеляжа были изменены, а кабину для улучшения обзора вперед немного приподняли вверх. Вооружение состояло из двух синхронных пушек Б-20С. Первый полет единственного экземпляра самолета состоялся 12 мая 1945 года.

После завершения заводских испытаний самолет был возвращен для доработок. На самолет установили металлическое крыло вместо деревянного, выполнен ряд других улучшений. Самолет получился удачным, но к концу войны он уже был не нужен, поэтому испытания его не были завершены. Но на его основе был построен учебный самолет Як-У с двигателем воздушного охлаждения АШ-21, в серии получивший обозначение Як-11.