Основные трудности возникли при огневых стендовых испытаниях разгонно-маршевого двигателя, который долго не хотел устойчиво работать при отрицательных температурах. Но и после преодоления этой проблемы, на стадии летных испытаний появились новые сложности. В отличие от двигателя «Аметиста», разгонно-маршевый двигатель П-25 в процессе выгорания топлива существенно менял центровку ракеты, что ухудшало ее динамику и грозило срывом процесса самонаведения. Это проявилось в ходе летных испытаний: ракета самопроизвольно отрабатывала «змейку» в горизонтальной плоскости.
Для проведения испытаний на полигоне Песчаная балка установили упрощенный вариант катерной пусковой установки — КТ-62Б. Первый пуск ракеты с автономным управлением состоялся с более чем полугодичным отставанием от плановых сроков, 16 октября 1962 г., и завершился неудачей: из-за сбоя в электропитании бортовой аппаратуры не прошла команда на включение разгонно-маршевого двигателя. Последующие три пуска в ноябре 1962 г. — феврале 1963 г. прошли в целом успешно. В автономном полете была достигнута дальность более 60 км.
К началу 1963 г. к испытаниям подготовили катер Р-113 пр. 205Э, построенный в Ленинграде на заводе № 5. От серийных кораблей пр. 205 внешне он отличался более обтекаемыми обводами надстройки и горизонтальным расположением четырех цилиндрических контейнерных пусковых установок КТ-62К для ракет, которые перед пуском поднимались на стартовый угол. В принципе, такая усложненная конструкция должна была снизить аэродинамическое сопротивление. Катер оснастили передним подводным крылом и кормовой транцевой плитой, за счет чего удалось повысить скорость с 40 до 50 узлов.
Первые пуски ракет с ГСН с катера 28 мая и 20 июня 1963 г. прошли не блестяще: первая ракета не долетела до цели чуть больше километра, а вторая вообще не захватила головкой самонаведения цель, так как ее пустили с ошибкой по азимуту 6\.
Первый пуск по программе летно-конструкторских испытаний принес долгожданный успех: ракета прошла в нескольких метрах от цели, что было засчитано как попадание. Всего на этом этапе до 21 декабря 1964 г. с катера выполнили 12 пусков, из которых четыре можно признать однозначно неудачными: радиолокационная головка не захватывала цель или выходила из строя в процессе наведения, а в двух случаях отказали ролевые машинки привода. Прямых поражений было всего три, в остальных случаях ракета пролетала вблизи цели, что также засчитывалось как попадание, либо не долетала до нее сотню-другую метров. Начиная с 15 октября 1963 г. наряду с радиолокационной испытывалась и тепловая головка самонаведения.
Судьбу ракеты определило резкое изменение политической обстановки. После октябрьского (1964) пленума ЦК КПСС, освободившего Н.С. Хрущева от высших постов, председатель ВПК Л.В. Смирнов (по ряду свидетельств, один из организаторов смены лидера страны) 14 ноября обратился к руководству Вооруженных Сил, промышленности и Академии наук с запросами дать свои предложения о целесообразности продолжения проводимых В.Н. Челомеем работ. К счастью, во главе «комиссии по расследованию» был поставлен честный и здравомыслящий М.В. Келдыш, так что большинство реально проводимых ОКБ-52 работ было продолжено и в дальнейшем успешно завершено. Прекращению подлежали, в основном, «вымороченные» темы типа заданных еще в 1960 г. проработок по космопланам и ракетопланам, а также явно нецелесообразные затеи типа боевого шахтного варианта комплекса с ракетой «Протон». Но среди прочего в соответствии с рекомендациями Генштаба жертвой этой компании стал и комплекс с ракетой П-25. Вопреки мнению руководства Госкомитета по авиационной технике, было принято решение прекратить испытания этой ракеты и не принимать ее на вооружение и в серийное производство.
Правда, помимо личного стремления некоторых руководителей «разобраться с Челомеем» сказались и весомые объективные факторы. По наиболее понимаемым адмиралами характеристикам — максимальной дальности и по скорости полета — П-25 не превосходила П-15. К этому времени коллектив А.Я. Березняка отработал П-15У с раскрываемым при старте крылом, что позволило размещать эти ракеты в компактных цилиндрических контейнерных пусковых установках КТ-67, которые и устанавливались на кораблях пр. 205У — модификациях катера пр. 205. Хотя кораблестроительной программой на семилетку, откорректированной по постановлению от 21 июня 1961 г., предусматривалось массовое строительство катеров пр. 205 с вооружением их именно ракетой П-25, из-за задержки с созданием челомеевского комплекса к концу 1964 г. было уже построено более полусотни катеров этого проекта с пусковыми установками и корабельной аппаратурой для П-15.
Наиболее серьезный недостаток П-15 — применение опасного жидкого топлива — как-то сгладился многолетней почти безаварийной практикой массовой эксплуатации этих ракет. Как говорится, «стерпится — слюбится»! Флот получил необходимое оборудование для заправки ракет и успешно освоил его. Из года в год промышленность постепенно продляла гарантийный срок эксплуатации заправленных ракет, расширив его от нескольких месяцев до многих лет.
