Dès 1975, devant les déficiences du Yak-38 (Vitesse subsonique, avionique rudimentaire, faible capacités d'emport et d'autonomie), les bureaux d'études de Yakovlev entamèrent l'étude d'un remplaçant.
Le Yak-141 est conçu comme son prédécesseur avec un réacteur à poussée vectorielle pour la sustentation et la croisière, plus deux réacteurs verticaux utilisés lors des phases stationnaires.
Il y eut deux prototypes construits ainsi que deux cellules pour les essais statiques. Le Yak-141 effectua son premier vol avec décollage classique le 9 mars 1987 puis son premier décollage vertical le 29 décembre 1989. Le second prototype sera gravement endommagé le 5 octobre 1991 lors d'un atterrissage sur le porte-avions Admiral Gorchkov. Le premier fut présenté lors du salon aéronautique de Farnborough en 1992, mais il n'était pas inconnu des Occidentaux, car il fut repéré sur la base d'essai de Joukovsky par un satellite d'observation américain, au milieu des années 1980. C'est là qu'il reçut le code OTAN Freestyle.
Après la chute de l'Union soviétique, la Fédération de Russie suspendit le programme faute de crédits. Le bureau d'étude de Yakovlev a cependant continué le développement de versions améliorées.