Г.В. Зимин после назначения его первым заместителем Главкома исключительно много времени уделил изучению системы С-200, заслушивая доклады соответствующих офицеров первого управления 4 ГУ МО, задавая им большое количество вопросов.
4 Главное управление не соглашалось на переход к совместным испытаниям, считая, что отработку ракеты следует вести на заводских испытаниях, где хозяевами являются разработчики. Целью же совместных испытаний является оценка соответствия системы 773, а не отработка ее средств.
Однако под нажимам промышленности на совещании в ВПК Главком дал согласие на переход к совместным испытаниям после выполнения определенного количества стрельб. Всего до начала совместных испытаний был проведен 91 пуск.
И в феврале 1964 г. 92-м пуском ракеты совместные (Государственные) испытания были начаты. Одной из первых использованных в их процессе мишеней стал ту-1бМ, сбитый 19 марта в ходе проведения 94-го пуска. В момент старта ЗУР самолет находился на дальности 113 км и высоте около 10 км и, таким образом, стал первой целью, пораженной С-200 на дальности более 100 км. После подрыва боевой част ЗУР, Ту-1бМ загорелся и разрушился на крупные части, разбросанные в месте падения в радиусе до 2 км. В следующем пуске, выполненном на дальность около 80 км, была уничтожена мишень МиГ-19М, летевшая с околозвуковой скоростью на высоте 14,5 км. В июне во время 106-го пуска С-200 уничтожила мишень ЭР-35ИЦ, находившуюся на дальности 177 км и высоте более 25 км.
Полученные в процессе этих пусков результаты были положены в основу доклада руководству страны на закрытом показе в Кубинке под Москвой летом 1964 г., когда система С-200 была представлена в сокращенном составе боевых средств, с демонстрацией процесса автоматического заряжания пусковой установки.
К тому времени были также проведены испытания головных образцов блоков новой ГСН, в том числе и на ударные и вибрационные воздействия. Началось строительство объектов для размещения средств системы С-200 и военных городков для личного состава и семей военнослужащих.
Проектирование позиции для размещения радиолокаторов подсвета цели, инженерных сооружений стартовой и технической позиций системы С-200 было возложено на Ленинградский филиал проектно-строительного института ЦПИ-20. В сентябре 1964 г. был выпущен технический отчет о строительстве первой очереди системы С-200.
В 1965 г. испытания С-200 были продолжены. Перехватывались все виды мишеней на соответствующих их характеристикам дальностях: Ту-16М — на дальности 100–160 км, МиГ-19М-на 95- 100 км, МиГ-17М — на 25–30 км, КРМ — на 30–50 км. Пуски, как правило, проходили успешно. Одним из немногих неудачных испытаний стала попытка перехвата КРМ, состоявшаяся в мае 1965 г. во время 155-го пуска. В соответствии с программой испытания, мишень должна была совершать полет на высоте 25–26 км со скоростью 950 м/с. Ее отцепка от носителя и выход на заданную высоту прошли нормально, однако за несколько секунд до старта В-860 произошло отключение камеры стартового ЖРД КРМ с одновременным почти троекратным увеличением тяги маршевого двигателя. В результате мишень оказалась на высоте более 33 км и развила скорость около 1300 м/с. Из-за невозможности выполнения перехвата в таких условиях на КРМ и В-860 были выданы команды на самоликвидацию.
В октябре во время 171 пуска прямым попаданием был сбит самолет-постановщик непрерывных шумовых помех МиГ-19М, оснащенный аппаратурой "Лайнер".
В конце декабря 1965 г. были проведены первые два пуска ракет, оснащенных новой ГСН. Один из них завершился прямым попаданием в самолет-мишень Ту-16М, второй — аварией. Для получения максимальной информации о работе ГСН в этих пусках использовались телеметрические варианты ракет с весовым макетом боевой части.
В апреле 1966 г. состоялись еще два пуска ракет с новой ГСН, но оба оказались аварийными. В октябре 1966 г., сразу же после окончания стрельб ракетами с первым вариантом ГСН, было выполнено четыре зачетных пуска ракет с новыми головками самонаведения: два — по Ту- 1бМ на дальность 155–157 км (8 октября), один — по МиГ-19М (11 октября) и один — по КРМ (11 октября). Все мишени были поражены. Один из сбитых 8 октября Ту-16М был оснащен специальной фоторегистрирующей аппаратурой, которой был зафиксирован факт подрыва боевой части ракеты на расстоянии 11 м от мишени. В результате у Ту-16M отвалилась хвостовая часть, открылся бомболюк и выпустилось шасси.
Всего в ходе проведения совместных испытаний было проведено 122 пуска ракет (включая восемь пускав ракет С новой ГСН), в том числе: 86 пусков по программе совместных испытаний (из них 68 пусков ракет, предназначенных для проведения совместных испытаний, и 18 пусков ракет, выделенных для расширения боевых возможностей системы). а также 36 пусков, выполненных по программам Главных конструкторов.
При проведении испытаний было сбито 38 воздушных целей — самолетов- мишеней Ту-16, МиГ-15М, МиГ-19М, ракет-мишеней КРМ. Пять самолетов-мишеней было сбито прямыми попаданиями телеметрических, не укомплектованных боевыми частями ракет В-860П, в том числе самолет-мишень МиГ- 19М, оборудованный аппаратурой постановки непрерывных шумовых активных помех.