Испытания первой машины начались 1 июля 1961 года, а уже 9 июля самолет с макетом Х-22 принял участие в авиационном параде. Комплектное изделие представить не позволяли задержки разработчиков системы управления, ГСН и двигателя, затянувшие работы на год. Полеты с ракетой в программе испытаний были запланированы на начало октября, тогда же казанский авиазавод №33 выпустил и второй ракетоносец. Параллельно развернулась отработка системы К-22 и испытания ракеты на специально переоборудованном Ту- 1 6К-22. На первом этапе программы предусматривалось выполнить 138 полетов и произвести 15 пусков ракет. Испытания проводились на базе ГНИКИ ВВС в Ахтубинс-ке силами 2-го Главного Управления испытаний самолетов-ракетоносцев и бомбардировщиков, образованного в начале 1961 года при объединении службы со специализированным ГОС-
НИИ-6, занимавшимся ракетным вооружением. Для контроля за полетом ракет, помимо наземных кинотеодолит-нных постов, дававших траекторные изменения, служили телеметрические системы КТА, монтировавшиеся вместо БЧ и передававшие параметры бортовых систем. Пуски ракет начались в 1-м квартале 1962 года, а первый пуск X-22ПГ в штатном режиме состоялся только 2 ноября 1963 года (тогда из-за отказа аппаратуры ракета так и не достигла цели, находившейся на удалении 240 км. Председателем госкомиссии по испытаниям комплекса К-22 был командующий ДА Ф.А. Агальцов. Испытания шли с большими трудностями, преимущественно связанными с не-доведенностью системы наведения К-22 и станции «ПН». По истечении 15 месяцев работ удалось выполнить менее трети запланированных полетов и только 6 пусков. Однако машина была нужна, и министр авиапрома П.В.Дементьев, подчеркивая преимущества Ту-22 перед зарубежными бомбардировщиками, в ноябре 1961 года докладывал в ЦК КПСС: «Ту-22 имеет более широкое применение, чем В-58, на котором не предусмотрено ракетное вооружение». Велики были и надежды на Х-22, вооружить которой предполагали еще несколько создававшихся самолетов, на тот момент существовавших в проектах (как и сама ракета).
Постановлением правительства от 1 августа 1958 года мясищевскому ОКБ-23 поручалась разработка ракетоносного варианта бомбардировщика ЗМ, под вооружение из двух Х-22 проектировались и будущие сверхзвуковые М-52 и М-56. Однако последующие перемены в авиапроме повлекли сворачивание этих работ, оставив в плане только Ту-22К.
Отработка комплекса затянулась на несколько лет, потребовавшихся на устранение дефектов и повышение надежности. В ноябре 1964 года почти случайно удалось выявить системный дефект наведения: после зачетного пуска с прямым попаданием в корабль-мишень и рапорта "наверх" один из офицеров обнаружил, что пробоину, "подтверждавшую попадание", он видел и раньше. Оказалось, что аппаратура дает промах и ракета проходит над целью с перелетом, падая в море, где ее и обнаружили водолазы. Задержки с постановкой комплекса на вооружение повлекли несколько правительственных постановлений. К весне 1965 года ВВС получили уже 105 Ту-22 -разведчиков, бомбардировщиков и учебных самолетов, однако среди них еще не было ни одного ракетоносца.
Обеспокоенный положением дел Главком ВВС К.А.Вершинин 31 марта 1965 года докладывал министру обороны маршалу Р.Я.Малиновскому: «На 1965 год запланирована поставка в
ВВС 10 серийных ракетоносцев Ту-22К… Ракета Х-22 имеет скорость около 4000 км/ч, дальность 500 км и высоту полета 22,5 км. Совместные испытания, начатые еще в 1961 году, до сих пор не закончены из-за частных отказов аппаратуры управления ракетой. За последние полгода выполнены 4 пуска с неудовлетворительными результатами».
Очередным решением Военно-промышленной Комиссии от 10 февраля 1 965 года был установлен срок окончания испытаний системы К-22 к октябрю 1965 года. В числе недостатков Ту-22 назывались также многочисленные дефекты конструкции и аварийность, приведшие к «длительным простоям общей продолжительностью около 1,5 лет».
Испытания противорадиолокацион-ного комплекса К-22П начали в 1968 году на первом опытном самолете Ту-22К-ПСН (заводской № 609), оборудованном пеленгационной системой разводки и целеуказания «Курс-Н». Самолет был запущен в серию как Ту-22КП, однако из-за трудностей с доводкой системы испытания завершились в 1973 году, а в строю первые машины оборудовали серийной аппаратурой только в 1976 году.
Казанский авиазавод, действуя по принципу «план-закон», начал выпуск ракетоносцев еще до завершения испытаний и вынесения положительного заключения. С третьего квартала 1965 года, начиная с самолета №3504, сборочные цеха стали покидать самолеты Ту-22К. Всего до 1969 года было выпущено 76 ракетоносцев (из общего числа 311 серийных машин этого типа).
Совместные испытания системы продолжались более 5 лет, и военными авиационно-ракетный комплекс К-22 был принят "в рассрочку": производство самолета и поступление в части шли уже несколько лет, но на вооружение Ту-22К был принят только в декабре 1968 года с условием доводки самого комплекса. На это потребовалось еще два года, после чего ПСМ СССР от 9 февраля 1971 года комплекс К-22 официально был принят на вооружение. В 1970 году группа создателей комплекса во главе с А.Я.Берез-няком была удостоена Государственной премии.
