За основу был взят истребитель Як-3 и в нем поршневой двигатель ВК заменен ТРД осевого типа, установленным также в носовой части фюзеляжа, но под крылом и кабиной, с выходом реактивного сопла под хвост фюзеляжа ( реданная схема). Кабина по габаритам и оборудованию была сохранена, летчик чувствовал себя в ней привычно, переучивание было легким. Сохранена была конструкция каркаса фюзеляжа, конструкция крыла (но с передним лонжероном, изогнутым аркой в обход двигателя), оперения и шасси с хвостовым колесом (в нем резина заменена стальным ободом из-за нагрева газами). Обшивка фюзеляжа сделана дуралюминовой, а низ его за двигателем был защищен листом из жароупорной стали также от нагрева газами. Вооружение — две пушки 23 мм (60 снарядов).

Первый полет был выполнен 24 апреля 1946 г. (летчик М. И. Иванов, ведущий инженер Е. Г. Адлер) в один день с МиГ-9. 18 августа Як-15 был показан на параде в Тушино, а 5 октября уже летал первый серийный экземпляр. Испытания были закончены в мае 1947 г. Был выпущен и двухместный вариант Як-21 в опытном экземпляре.

Самолет Як-15 получился удачным, скорость достигала 805 км/ч (получена 23 мая 1946 г.), т. е. прирост по сравнению с серийным Як-3 85 км/ч, время виража — 26 с. Як-15 — первый реактивный истребитель, поступивший на вооружение в СССР. Его развитием были Як-17, Як-17УТИ и другие той же схемы, потом улучшенной.