Машины, оснащённые ракетным вооружением, применяли как против наземных, так и против воздушных целей. Так, в одном из боёв лейтенанту Ф. Д. Межуеву удалось двумя РС-82 сбить истребитель, принятый им за He.113 (видимо, это был Bf.109F). При атаке техники на земле самолёты действовали с пологого пикирования, снижаясь с 1900–2000 м до 100–200 м.
Примером высокой эффективности боевого применения ЛаГГ-3 являлись действия 523-го иап, сформированного осенью 1941 г. в Горьковской области. Свой боевой путь он начал под командованием капитана С. А. Даниловича на Ленинградском фронте. С 3 октября по 26 декабря 1941 г. лётчики 523-го, прикрывая свои войска и штурмуя позиции противника, совершили 554 боевых вылета и провели 16 воздушных боёв, уничтожив 8 вражеских самолётов. При этом сами потеряли четыре истребителя и двух лётчиков. Как отметил в своём приказе командующий 54-й армией генерал ИИ. Федюнинский, благодаря действиям авиации враг был остановлен на подступах к Волховстрою, прижат к земле, а затем отброшен назад.
20 июня 1942 г. 523-й иап (после переформирования имевший двухэскадрильный состав) под командованием майора А. Е. Голубова прибыл на Западный фронт и вошёл в состав 234-й иад 1-й воздушной армии. Его разместили на аэродроме Рысня в Смоленской области. Воевать начали с 1 июля. В воздухе шли непрерывные бои с превосходящими силами противника. Каждому лётчику приходилось совершать до шести вылетов в день, а командирам эскадрилий — до десяти. Одновременно пилоты учились бомбить с пикирования. Те, кто уже умел это, применяли столь эффективную тактику на практике. 1 июля 1942 г. лётчики С. И. Харченко (командир группы), А. А. Лабутин, Д. К. Семенчук, Л. И. Коржиков и И. Т. Капилевич первыми в полку выполнили боевое бомбометание с пикирования. Удару подвергся эшелон с военной техникой на железнодорожной станции Зикеево.
В те дни наши войска вели наступательные операции. С 31 июля полк действовал на Ржевском направлении Калининского фронта, базируясь на аэродроме Микулино Городище. Всё светлое время суток лётчики прикрывали их с воздуха, сопровождали штурмовики, летали на разведку, бомбили и обстреливали противника. До 23 августа они 702 раза вылетали на боевые задания и в 103 воздушных боях уничтожили 34 вражеских самолёта, потеряв 23 ЛаГГ-3 и 10 пилотов.
Несмотря на ухудшавшиеся характеристики и постоянные жалобы лётного состава (аббревиатуру «ЛаГГ» лётчики-фронтовики нередко с горькой иронией расшифровывали как «лакированный гарантированный гроб»), ЛаГГ-3 продолжали строить. Количество их на фронте постоянно увеличивалось и на 1 мая 1942 г. достигло 544 машин (примерно 20 полков по штатам того времени).
Надо сказать, что для этого имелись определённые основания. В боях деревянный ЛаГГ-3 нередко демонстрировал редкостную прочность и живучесть. Об этом свидетельствует случай, происшедший с лётчиком Д. В. Симоновым. 12 августа 1942 г. его истребитель был подбит огнём зенитной артиллерии; пострадали масляная, гидравлическая и топливная системы, в фюзеляже зияла огромная пробоина, отсутствовала почти половина левой плоскости. Тем не менее Симонов сел на своём аэродроме, хотя потом самолёту потребовался ремонт в заводских условиях. Лётчик С. Ф. Кырчанов из 252-го иап таранил немецкий истребитель Bf.109. Цельнометаллический «немец» от удара разрушился, а деревянный советский самолёт благополучно приземлился.
Целый ряд полков успешно сражался на ЛаГГ-3. Значительных успехов достиг 131-й иап. В июне 1942 г. пара во главе с командиром этого полка майором В. И. Давидковым провела бой с четвёркой Bf.109. В итоге командир один немецкий самолёт сбил, а три других вышли из боя. 27 сентября того же года младший лейтенант К. А. Новичков протаранил вражеский разведчик FW.189, сумев при этом благополучно довести свою повреждённую машину до аэродрома и посадить её.