Идея применения истребителей для разведки родилась еще в годы первой мировой войны. Правда, одноместные аппараты были плохими разведчиками и использовались для этой цели только в самом крайнем случае. В те времена летчику еще не очень устойчивого и надежного самолета приходилось в основном уделять внимание самому процессу пилотирования, для наблюдения же за наземным противни- ком времени просто не оставалось: чуть зазевался - и свалился в штопор. Об установке на истребителе фотоаппарата и вовсе не помышляли: даже самая совершенная по тем временам система фотосъемки для успешного применения требовала двух совершенно свободных рук и одной не занятой посторонними мыслями головы. К тому же вес и габариты аэрофотоаппарата были весьма значительными. И хотя подполковник В. Ф. Потте, офицер русской армии, уже изобрел полуавтоматическую авиационную фотокамеру, время одноместных разведчиков еще не пришло. 
В 1942-1943 годах опыт применения истребителей для ближней тактической разведки получил широкое распространение. Разведка осуществлялась в простых и сложных метеоусловиях, визуально и с применением аэрофотоаппаратов. Поскольку серийный выпуск разведчика Як-9Р, отличающегося от стандартного Як-9 лишь наличием на борту аэрофотоаппарата АФА, был налажен только в 1944 году, переоборудование истребителей в разведчики проходило силами аэродромных механиков. Как известно, при модификации двухместного Як-7 в одноместный Як-7А, а затем в Як-9 за кабиной пилота образовался просторный отсек, который часто при перебазировании использовался для перевозки механика. Вот в этот-то отсек и установили фотоаппарат. Однако конструкторская мысль аэродромных механиков пошла еще дальше... 
"Однажды ко мне обратился техник старший лейтенант Комаров", - рассказывал генерал-полковник авиации В. И. Воронов.  "Есть задумка, командир, расширить возможности Як-9 при фотографировании. Вместо одного аппарата в грузовом отсеке надо установить два АФА-И. Это позволит почти вдвое расширить захват при съемке". - "Заманчиво, но поместятся ли два фотоаппарата?" .Двое суток техники не покладая рук трудились над реализацией своего замысла. И вот установка готова. Для испытания я решил сфотографировать наш аэродром, имеющий значительные размеры. Через несколько часов мы с интересом рассматривали монтажную схему, склеенную так умело, что никаких изъянов и отличий от аэрофотосъемки, выполненной одной камерой, обнаружить не удалось. Об изобретении фронтового механика стало известно командованию. Самоотверженный труд и смекалка были отмечены орденом Красной Звезды. 
Два фотоаппарата позволили производить фотосъемку большой площади с одного захода, тем самым самолет мог меньше времени находиться в зоне интенсивного зенитного огня противника, что резко снижало вероятность его поражения. Однако опыт боевого применения фронтовых разведчиков показал, что более эффективным способом защиты может быть полет на очень больших высотах вне зоны досягаемости снарядов зенитных пушек и истребителей. Долгое время технические трудности на пути создания высотного разведчика казались непреодолимыми. Только в 1943-1944 годах в Англии, Германии и США появились первые двухмоторные высотные разведчики. А к концу войны, когда советские истребители имели подавляющее превосходство в воздухе, на большие высоты пришлось подняться и одномоторным германским истребителям-разведчикам.
Як-9Р как и Як-9 представляют собой дальнейшее развитее истребителей Як-1 и Як-7. Главное конструктивное отличие Як-9 - металлические лонжероны крыла вместо деревянных на Як-1 и Як-7. Замена дерева на металл была вызвана необходимостью существенного увеличения внутренних объемов крыла для размещения топливных баков. Это новшество впервые применили на Як-7ДИ (дальний истребитель). При этом емкость баков удалось увеличить более чем на 200 л, а вес крыла стал меньше на 150 кг. Соответственно дальность полета возросла примерно на 200 км. При передаче в серийное производство Як-7ДИ получил название Як-9.
Обшивка крыла на "девятке" осталась фанерной, при этом носки крыла, имевшие довольно сложную конфигурацию, предварительно изготавливались на деревянной болванке, а зетем вся обшивка приклеивалась к специальным фанерным накладкам, зафиксированным на металлических полках лонжеронов заклепками. Крыло двухлонжеронисй конструкции состояло из двух отъемных консолей, стыковавшихся между собой по оси самолета. Баки размещались между лонжеронами крыла, крепились стальными стяжными лентами и закрывались дюралюминиевыми крышками. Стойки шасси при уборке складывались в носок крыла по размаху. Элероны, как и рули, металлические по конструкции, с полотняной обшивкой. Крыло снабжалось щитком, отклонявшимся при посадке на 50. По рассказам бывалых пилотов, щиток иногда использовался и в воздушном бою, хотя это и не предусматривалось инструкциями. Небольшое отклонение щитка приводило к росту коэффициента подъемной силы крыла и соответственно сокращало радиус маневра. Киль и стабилизатор у Як-9 - цельнометаллические, дюралюминиевые; фюзеляж - стальной, ферменный. Хвостовая часть фюзеляжа обтягивалась полотном, носовая закрывалась большими легкосъемными крышками-капотами, обеспечивавшими при необходимости хороший доступ к элементам оборудования, расположенным в фюзеляже. За кабиной пилота на Як-9 имелся большой свободный отсек, в котором перевозили механика и наземное оборудование при перебазировании. В этом отсэке и разместили на Як-9Р фотоаппарат АФА-И. Силовая установка Як-9Р состояла из 12-цилиндрового V-образного двигателя водяного охлаждения М-105ПФ с трехлопастным металлическим воздушным ' винтом ВИШ-105СВ автоматически изменяемого шага. В комплект вооружения истребителя-разведчика Як-9Р сходили пушка ШВАК калибра 20 мм, стрелявшая через полый вал воздушного винта, и синхронный пулемет УБ калибра 12,7 мм, расположенный над двигателем.