Правительство 10 октября 1940 года приняло решение запустить под обозначением ЛаГГ-3 истребитель И-301 в массовое производство. Выпуск начали на четырех Государственных авиационных заводах (ГАЗ), ГАЗ-21 в Нижнем Новгороде (Горьком), ГАЗ-23 в Ленинграде, ГАЗ-31 в Таганроге и ГАЗ-153 в Новосибирске. Приказ НКАП о запуске в серию улучшенного И-301 с увеличенным запасом топлива на заводе № 21 вышел 23 ноября 1940 года. Первоначально Лавочкина направили на ГАЗ-21, но пробыл он там недолго, ему приказали выехать в Горький и возглавить опытное производство. 10 февраля 1941 года приказом НКАП ОКБ-21 под руководством Лавочкина в г. Горьком было определено быть головным в совершенствовании и модернизации ЛаГГ-3, в Таганрог начальником ОКБ-31 направлялся Горбунов; Гудков оставался в Химках в должности начальника ОКБ-301.

Первым налаживать серийное производство истребителей начал ленинградский ГАЗ-23. На декабрь 1940 г. предприятию запланировали выпуск пяти ЛаГГ-1. Фактически же серийные машины стали покидать заводские цеха в следующем году уже в варианте ЛаГГ-3. Первый самолет вышел на аэродром в феврале 1941 года. До эвакуации ленинградцы смогли сдать заказчику 65 истребителей.

Первый ЛаГГ, изготовленный в Горьком, поднялся в воздух с заводского аэродрома 23 января 1941 г., однако военной приемкой он был принят только 24 февраля. В Таганроге первый самолет поднялся в воздух 23 февраля.

Контрольные испытания 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 испытаний 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» обеспечивающий связь на пяти фиксированных частотах.

В 1941 году авиапромышленность выпустила 2463 ЛаГГ-3, из них 2141 были построены после 22 июня 1941 года. 1659 самолетов изготовил ГАЗ-21 (из них принято военными 1445), 474 – ГАЗ-31, 256 – ГАЗ-153, 65 – ГАЗ-23. Цена одного самолета перед войной определялась в 310000 рублей[5]. В 1942 году выпустили 2771 ЛаГГ-3– больше, чем было в 1941 или будет в 1943. В 1943 году– 1294. В 1944 году Тбилисский авиазавод выпустил еще 420 устаревших самолетов (их использовали как ночные истребители). Выпущено всего – около 6528 штук.