Работая над модернизацией Як-25М, в ОКБ Яковлева создавали и более совершенный перехватчик. Самолёт получил предварительное обозначение Як-121. Работы по нему велись параллельно с бомбардировщиком и разведчиком. ОКБ-115 предписывалось построить два опытных истребителя. Первый требовалось оснастить двумя двигателями РД-9АК, РЛС "Сокол-М", вооружить двумя 37-мм пушками с боезапасом по 50 снарядов, а также 24 неуправляемыми снарядами АРС-57 в перегрузку и предъявить на совместные госиспытания в декабре 1955 г. На второй перехватчик следовало установить форсированные двигатели М-9Ф, станцию «Сокол-2», систему вооружения К-8 и предъявить на совместные госиспытакия во II квартале 1956 г.

Первый опытный экземпляр нового барражирующего перехватчика строился на заводе ОКБ-115. От Як-25М машина отличалась прежде всего более совершенной аэродинамикой. Носовой радиопрозрачный обтекатель был выполнен в виде оживального конуса. Общая длина самолёта увеличилась до 17,335 м. Двухместная кабина экипажа осталась практически такой же, но обводы фонаря изменились, наклон лобового стекла увеличился. Крыло и мотогондолы соответствовали примененным на Як-26-1. Конструкция шасси оставалась как на ЯК-25М, Заводские испытания перехватчика завершились весной 1956 г. На истребителе удалось достичь максимальной скорости 1235 км/ч на высоте 10000 м и технической продолжительности полета 3 часа с нормальным запасом топлива на высоте 12000 м.

После показа в Тушино летом 1956 г. истребитель в НАТО назвали Flashlight-C, На Западе долго не знали истинного обозначения этого самолёта, и в разных источниках его именовали Як-25К, Як-27. Как и в случае с бомбардировщиком, военные торопили разработчиков с предъявлением на испытания перехватчика с двигателями РД-9Ф. Но из-за задержек с их поставкой сроки постройки прототипов срывались, и предъявление самолёта на госиспытания было перенесено на III квартал. Не дожидаясь их проведения, было решено выпустить малую войсковую серию перехватчиков, при постройке которых требовалось учесть замечания военных. Выпуск самолётов, получивших обозначение Як-27, на заводе №292 в Саратове начался уже в 1956 г., т.к. предварительная подготовка производства была проведена еще в процессе заводских испытаний Як-121 и Як-123.

Як-27 (заводской шифр «изд. 21») строился в двух вариантах: с пушечным вооружением и с ракетным. Первые серийные истребители отличались от опытного Як-121 двигателями РД-9Ф, атакже небольшими конструктивными изменениями, в частности, несколько другими обводами носового конуса, на вершине которого установили штангу ПВД. Вместо 37-мм пушек, имевших невысокую скорострельность, применили пушки НР-30. Часть самолётов оснащалась аппаратурой системы наведения «Горизонт-1В». В процессе производства на самолёты Як-27 стали устанавливать доработанное крыло с отогнутым носком.

Головной Як-27 был испытан на заводском аэродроме в Саратове в июле 1957 г. летчиком Чувиным, На машине №0102 отрабатывался полет на одном работающем двигателе, а на Як-27 №0204 провели испытания в связи с установкой доработанного крыла. Прошедшие в НИИ ВВС госиспытания в целом подтвердили неплохие ЛТХ перехватчика, но перспективы самолёт не имел - в конце 50-х гг. ставку делали на ракетные системы вооружения, поэтому истребитель, оснащенный только пушками, в серию вряд ли стали бы запускать.

Як-27 оборудованный системой вооружения К-8, получил обозначение Як-27К, а комплекс перехвата в целом - Як-27К-8. Опытный самолёт строился на заводе ОКБ-115 как второй прототип Як-121 и конструктивно мало отличался от первой опытной машины. Обтекатель РЛС стал немного короче, стабилизатор сделали переставным в полете, установили двигатели РД-9Ф, Емкость четырех внутренних топливных баков составляла 3215 л. Пилоны под ракеты К-8, как и на опытном Як-25К №0119, имели обратный вынос. Заводские испытания самолёта проводились в сентябре-ноябре 1956 г., а повторные после установки доработанного крыла - в мае-июне 1957г. За этот период на самолёте выполнили 14 полетов общей продолжительностью 8 ч 07 мин. Все полёты проходили с подвешенными ракетами.

Серийные Як-27К, выпущенные на заводе №292, отличались от доработанной опытной машины чуть вытянутым вперед носовым конусом и наличием штанги ПВД. На них устанавливалась модифицированная под систему К-8 станция "Сокол-2К" и аппаратура системы наведения «Воздух-1». Самолёты снабжались тормозными парашютами ПТ-5240-57. В 1957 г. системой вооружения К-8 был оборудован и первый пушечный серийный Як-27 №0201. Тогда же на нём установили доработанное крыло. Контрольные испытания этого истребителя с целью проверки работы двигателей, оценки устойчивости и управляемости, а также определения его скоростных характеристик. До конца мая 1958 г. Як-27 №0201 участвовал отработке и заводских испытаниях системы К-8.

За весь период испытаний на Як-27К было выполнено 74 полета, в том числе 37 - с ракетами. Максимальная скорость самолёта на форсаже достигла 1270 км/ч, на максимальном режиме - 1110 км/ч. Практический потолок на форсаже составлял 16300 м при полетной массе 9400 кг (взлетная - 10680 кг). Максимальная продолжительность полета на высоте 11000 м с подвешенными ракетами - 1 ч 27 мин. Было произведено 7 пусков ракет, из них один - по парашютной мишени ПМ-1, а два - по самолетам-мишеням Ил-28. Стрельбы по самолётам производились на высотах 9000-10000 м с дистанции 5-6 км (дальность обнаружения цели - 33-35 км). Оба Ила удалось сбить, Як-27К получил достаточно хорошую оценку летчиков, но в 1958 г. на вооружение авиации ПВО приняли новый комплекс перехвата Су-9-51 с перспективой замены системы К-51 системой К-8. Этот самолёт по своим характеристикам значительно превосходил Як-27К и тем самым перечеркнул его карьеру.

Тактико-технические характеристики Як-27 / Як-121
Размах крыла, м   11.00
Длина, м   17.30
Площадь крыла, м2   28.94
Масса, кг   
- пустого самолета   6983
- нормальная взлетная   9740
- максимальная взлетная   10700
Тип двигателя   2 ТРД РД-9АК
Тяга , кгс   
- нефорсированная   2 х 2000
- форсированная   2 х 3250
Максимальная скорость , км/ч   1235
Практическая дальность, км   2200
Продолжительность полета, ч.мин   2.30
Практический потолок, м   16300
Экипаж, чел   2
Вооружение:   две 30-мм пушки НР-30