Следующий этап в деятельности ОКБ — создание первого в СССР всепогодного перехватчика Як-25 (1952), поступившего в серийное производство. Размещение двух ТРД АМ-5 под крылом позволило освободить место для установки радиолокатора в носовой части фюзеляжа и обеспечить увеличение запаса топлива. Самолёт обладал рекордной для реактивных истребителей того времени продолжительностью полёта и мог длительное время барражировать при любых погодных условиях, а также ночью.



По двухдвигательной схеме с крыльевой установкой ТРД были созданы серийные реактивные самолёты-разведчики Як-27 (1956), высотные самолёты Як-25РВ (1959), установившие четыре мировых рекорда; семейство сверхзвуковых боевых самолётов Як-28 (1958), включавшее первый советский сверхзвуковой фронтовой бомбардировщик, разведчики с большой дальностью обнаружения целей, перехватчики. Все модификации Як-28 имели одинаковые размах (11,64 м) и площадь (35,25 м2) крыла, длина несколько менялась и составляла около 20,5 м. На самолётах устанавливались по два двигателя Р11АФ-300. Бомбардировщик Як-28Л (1960) с двигателями РИАФ2-300 имел нормальную взлётную массу 15 545 кг (перегрузочная 17 465 кг), максимальную скорость 1945 км/ч, практический потолок 16 250 м, практическая дальность 2420 км. Вооружение — спаренная пушка ГШ-23Я.