24 ноября 1970 г. на самолете №02 Мухин выполнил скоростную рулежку, а через три дня – подлет (с разбегом). После решения методического совета МАП о подъёме самолёта, Мухин 2 декабря 1970 г. выполнил полёт на втором экземпляре Як-36М со взлётом по-самолёт- ному. Сопровождавший его МиГ-21 пилотировал летчик-испытатель ЛИИ Л.Д. Рыбиков. Для сокращения длины пробега сопло ПМД после приземления самолёта переводилось в вертикаль. Третий Як-36М поступил в ЛИИ 17 мая 1971 г., а 16 июня летчик-испытатель Ю.А. Шевяков выполнил на нём первый вылет. 30 июля самолёт на пробеге опрокинулся и три месяца находился в ремонте.
В ходе работ колею шасси увеличили с 2,2 до 2,75 м за счет изменения конструкции основных стоек, а в хвостовой части фюзеляжа установили контейнер с тормозным парашютом. Таким образом, многочисленные пожелания о необходимости расширения колеи шасси самолёта, предназначенного для корабельного базирования, наконец-то превратились в реальность. 25 февраля 1972 г. летчик-испы- татель М.С. Дексбах на втором Як- 36М впервые выполнил полет "по полному профилю", 20 марта примерно такой же полет состоялся на самолёте №01, а 1 августа – на третьей машине, оснащенной пушечным контейнером УПК-23-250. Третий самолёт в дальнейшем вынес основные нагрузки при отработке вариантов подвесок средств поражения.
В апреле 1972 г. заводская отработка закончилась и начался этап государственных совместных испытаний.
Для ускорения проведения лётно- морских испытаний Як-36М Главный штаб ВМФ выделил ПКР "Москва". В центре его вертолетной палубы смонтировали взлётно посадочную площадку (ВППл) размером 20x20 м, изготовленную из стальных листов толщиной 10-мм, покрытых термостойкими плитами. 16 ноября 1972 г. "доработанный" корабль прибыл в район Феодосийского залива.
С тем, чтобы дать представление лётчику-испытателю М. С. Дексбаху о методике захода для посадки на корабль, ему дали несколько ознакомительных полётов на вертолёте Ка-25 с инструктором – лётчиком- инспектором боевой подготовки авиации ЧФ подполковником Н.П. Праховым. Расстояния, которые корабельные РЛС измеряли в милях и кабельтовых, предварительно перевели в метрические, и информацию экипаж вертолёта получал в километрах и метрах. Кроме того, по оси захода, в точках, соответствующих удалению запуска ПД и переводу сопел ПМД в вертикаль, выставили корабли.
Утром 18 ноября 1972 г. самолёт Як-36М, пилотируемый лётчиком-испытателем М. С. Дексбахом, взлетел с аэродрома Кировское, вышел в район стоянки корабля и стал заходить на посадку с кормы. На удалении от корабля 6,5-8,5 км был произведён запуск ПД. Через некоторое время, подняв столб брызг, самолёт произвел посадку. 22 ноября 1972 г. М.С. Дексбах выполнил полёт по "полному профилю" с палубы корабля, после чего самолёт произвёл посадку на аэродроме. В последующих полётах на ПКР "Москва" оценивалась возможность эксплуатации самолёта при качке, которую имитировали, ввиду отсутствия подходящих условий на Чёрном море, с помощью корабельных успокоителей качки. После окончания полётов площадку за ненадобностью демонтировали.
Первый этап государственных совместных испытаний продолжался до сентября 1974 г. Самолеты Як-36М после соответствующих формальностей допустили к эксплуатации в строевых частях и для проведения государственных испытаний головного тяжёлого авианесущего крейсера (ТАКР) пр. 1143 "Киев".
Решение о запуске Як-36М в серийное производство (18 боевых самолётов и два учебных самолёта за три года) на Саратовском авиазаводе было принято в 1973 г., и уже в следующем году там собрали первые три серийные машины. На этом предприятии (до войны он назывался Саратовский завод комбайнов и выпускал самолёты Як-1) строились фюзеляжи трех опытных машин, а также (по договору с Черноморским судостроительным заводом) габаритно-массовый макет самолёта для отработки его размещения на ангарной палубе строящегося "Киева".
В Акте государственных испытаний самолёта Як-36М, который утверждён главкомами ВВС и ВМФ в декабре 1974 г., записано: обзор передней полусферы, особенно если угол тангажа самолёта превышает 6 град., затруднён из-за. стрелкового прицела; зеркало, предназначенное для наблюдения за задней полусферой, 8 лучшем случае позволяет контролировать только открытие створок подъёмных двигателей. Самолёт приняли с массой недостатков. Перечень дефектов и отказов, подлежащих устранению до поступления самолёта в части, составлял 22 пункта, а дефектов, которые должны быть устранены в сроки, согласованные между ВВС и МАП, содержал 274 пункта. Столь большой объём недоработок напрямую связан с осторожностью, а в некоторых случаях и перестраховкой, с которой подходили к принципиально новому самолёту.
Первая посадка Як-38 на палубу противолодочного крейсера "Москва"
Первый серийный самолёт Як- 36М покинул сборочный цех 20 февраля 1975 г., самолёт Як-36ВМ с двойным управлением – 1 апреля 1976 г. По некоторым данным, всего с 1974 г. было построено порядка 230 самолетов Як-38 и Як-38У. В ноябре 1975 г. в авиацию ЧФ на аэродром Саки поступили три самолета второй серии. В ходе серийного производства в конструкцию постоянно вносились усовершенствования.