En 1941, Lavotchkine commença à développer un modèle de remplacement pour le LaGG-3 qui, en raison de son infériorité face aux chasseurs allemands, ne put être considéré que comme une version de transition.
Le nouveau modèle fut équipé avec un moteur en étoile Chvetsov M-82 à la place du moteur en ligne de son prédécesseur, ce qui conduisit à redessiner complètement le logement du moteur ainsi que l'avant du fuselage. Le LaGG-3 à moteur M-82, qui effectua ses premiers essais en vol en mars 1942 aux mains du pilote d'essai Mischenko, atteignit rapidement 600 km/h soit 40 km/h de plus que le LaGG-3 de série à moteur Klimov M-105PF. Le La-5 se distingua en particulier lors des durs combats au sud de l'URSS et il reçut le surnom de sauveur en bois de Stalingrad.
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