Этот самолёт имел все шансы быть первым. Однако из-за осторожности главного конструктора Александра Сергеевича Яковлева, затянувшего подготовку к первому полёту, Як-15 стал вторым советским реактивным истребителем, всего на пару часов отстав от Миг-9 .

К концу второй мировой войны почти все воюющие державы обзавелись реактивными самолётами. Не было их только у Советского Союза – несмотря на то, что первый советский турбореактивный двигатель Архип Люлька сконструировал ещё в 1941 году, неотложные военные нужды не позволяли нашей стране всерьёз взяться за реактивную авиацию. Исключение составил опытный БИ-1 с жидкостным ракетным двигателем.

Но вот война закончилась, и отставание СССР в этом направлении стало ясно со всей очевидностью: у англичан уже были Gloster Meteor и De Havilland Vampire, у американцев – пока не совсем удачный P-59 Airacomet, но уже испытывался и Lockheed P-80 Shooting Star. У нас же на 9 мая 1945 года не было ничего, и нужно было сделать хоть что-то.

Положение неожиданно спасло то обстоятельство, что в конце войны советским войскам удалось захватить большое количество трофейного германского оборудования, в их числе были и реактивные двигатели Jumo-004, использовавшиеся немцами на  Me-262 .

В СССР двигатель был изучен и его копия (РД-10) была использована ОКБ Яковлева, для создания реактивного истребителя на базе Як-3.

По конструкции Як-15 во многом повторял серийный цельнометаллический поршневой истребитель Як-3 с мотором ВК-107А. Конструкторы остановили свой выбор на реданной схеме – Jumo 004 устанавливался на том месте, где у Як-3 стоял поршневой двигатель ВК-107А, но устанавливался он с таким наклоном, чтобы реактивная струя уходила под фюзеляж и крыло.

Фюзеляж Як-15 представлял собой сварную ферму из стальных труб, к которой крепилась дюралюминиевая обшивка. В носовой части фюзеляжа к ферме были приварены узлы крепления двигателя, реактивное сопло которого выходило под фюзеляж в средней его части. В этом месте днище фюзеляжа было прикрыто теплозащитным экраном из жаропрочной стали.

Крыло Як-15 было двухлонжеронным цельнометаллическим  неразъемным. От крыла серийного Як-3 оно отличалось тем, что его передний лонжерон в подфюзеляжной части представлял собой арку, охватывающую двигатель. Крыло снабжено посадочным щитком и элероном с дюралевой обшивкой, которые крепились к заднему лонжерону. К переднему лонжерону подвешивалась стойка шасси, а между лонжеронами в корневой части крыла размещались керосиновые баки.

Хвостовое оперение – свободнонесущее металлическое. Стабилизатор использован с серийного Як-3. Киль по сравнению с Як-3 имел несколько большую площадь. Рули высоты и направления имели металлические каркасы и полотняную обшивку. Управление и шасси с масляно-газовой амортизацией использованы с Як-3. Костыльное колесо, находившееся в струе реактивного двигателя, изготовлялось из стали и имело внутреннюю амортизацию, набранную из небольших стальных рессор При движении по бетонному аэродрому колесо высекало искры, гремело и стучало, но не сгорало.

1 – кольцевой бак для пускового бензина и масла. 2 – пушки НС-23, 3 – керосиновые баки, 4 – передний арочный лонжерон крыла, 5 – деревянная стойка антенны (покрыта лаком и отполирована), 6 – узлы навески руля направления, 7 – качалка руля направления, 8 – металлическое хвостовое колесо, 9 – подвижный конус для регулировки сопла двигателя, 10 – двигатель РД-10.

Практически без изменений на Як-15 были перенесены серийное оборудование, пневмосистема, использовавшаяся для уборки и выпуска шасси и посадочных щитков, а также для управления тормозами колес. Полностью соответствовали поршневому Як-3 приборная доска и компоновка кабины, электросистема и многое другое. На привычном месте в носовой части фюзеляжа над двигателем размещалось и вооружение, состоявшее из двух пушек НС-23 калибра 23 мм. Таким образом, главным отличием реактивного Як-15 от поршневого Як-3 была силовая установка, состоявшая из реактивного двигателя РД-10 с тягой 900 кг, представлявшего собой воспроизведение немецкого ЮМО-004. Двигатель имел восьмиступенчатый осевой компрессор, шесть прямоточных камер сгорания и одноступенчатую осевую турбину. Сечение реактивного сопла регулировалось в зависимости от режима работы двигателя с помощью выдвижного центрального тела - конуса. Турбина при запуске раскручивалась с помощью небольшого двухцилиндрового поршневого мотора, который, в свою очередь, запускался электростартером или вручную. Ресурс двигателя РД-10 составлял всего 25 часов, но в пределах этого срока мотор работал вполне надежно.

С 5 по 10 декабря 1945 года самолёт проходил наземные испытания, а затем, до апреля 1946 года машину готовили к первому полёту, который состоялся 24 апреля 1946 года.  После первого полёта начались заводские лётные испытания, которые закончились 22 июня. После чего, по приказу Сталина, истребитель пошел в серийное производство, развернутое на заводе №31 в Тбилиси.

Осенью 1946 года была изготовлена малая серия из пятнадцати истребителей. Первые двигатели были собраны из трофейных запчастей, формально их ресурс составлял 25 часов, однако на практике – в лучшем случае 17 часов. Первый и последний самолёты малой серии были предъявлены на государственных испытания.

Несмотря на то, что РД-10, установленный на Як-15, развивал всего 900 кг тяги, в то время как поршневой ВК-107А мощностью 1700 л. с. на Як-3 выдавал на старте более трёх тонн, прирост скорости по сравнению с Як-3 составил 140 км/ч. Дело в том, что на поршневых самолётах рост тяги почти полностью уравновешивался ростом лобового сопротивления. Так, если для поршневого Як-3 на скорости 646 км/ч тяги едва хватало на то, чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление, то на Як-15 она сохраняла стартовое значение, значительно превышала лобовое сопротивление, позволяя разогнать самолет до 786 км/ч.

Тем не менее, по итогам государственных испытаний, закончившихся аж в апреле 1947 года, было выявлено множество недостатков. Так, из-за металлического хвостового колеса, во время движения по аэродрому вибрировал руль поворота, газовая струя двигателя разрушала покрытие лётного поля, а поднятые камни и бетонная крошка повреждали стабилизатор и рули высоты, крайняя недолговечность двигателя, задымление кабины. Однако Як-15 был очень прост в технике пилотирования, а кроме того, очень напоминал в управлении Як-3, на базе которого был создан. Вследствие этого, было решено, что хоть Як-15 не удовлетворяет требованиям ВВС к истребителю, он прекрасно подходит на роль переходного самолёта между поршневыми и реактивными самолётами.