После подписания Постановления Правительства о создании самолета «М» основными задачами отраслевых НИИ стало сопровождение этого проекта. ЦАГИ, в частности, предписывалось выдать рекомендации по аэродинамической компоновке крыла с закрылками, обеспечивавшей получение при скорости, соответствующей числу М=0,8 коэффициента подъемной силы С>у=0,75 при аэродинамическом качестве 13,5. Предписывалось разработать аэродинамические компоновки сверхзвуковых ступеней компрессора ТРД и отработать аэродинамику входного канала, разработать нормы по устойчивости и управляемости самолета и рекомендации по выбору схемы велосипедного шасси.
В сентябре 1952 года состоялось рассмотрение макета самолета, а в ноябре машину передали на заводские испытания. Расстыковав, машину погрузили на баржу и по Москва-реке перевезли на аэродром ЛИИ в город Жуковский.
Первым, как и следовало ожидать, построили Ту-95 со спаркой турбовинтовых двигателей ТВ-2. Первый полет он совершил 12 ноября 1952 года, но на 17-м полете потерпел катастрофу. Отсутствие двигателей НК-12 привело к прекращению начавшейся серийной постройки бомбардировщика.
Взлет первого опытного самолета М-4 с двигателями АМ-3А
Тем временем в ОКБ-23 продолжалась разработка под руководством Мясищева другой машины. 20 января 1953 года летчики-испытатели ОКБ Ф.Ф. Опадчий и А.Н. Грацианский, штурман-испытатель А.И. Помазунов, радист-испытатель И.И. Рыхлов, бортинженер Г.А. Нефедов выполнили на самолете «М» первый полет. Тогда же выявили серьезный дефект – перекомпенсацию руля направления, вследствие чего самолет летел со скольжением. Его быстро устранили.
Несмотря на всестороннюю отработку шасси на летающей лаборатории «ШР», 25 марта при завершении восьмого полета на посадке произошел срыв покрышек со всех колес задней тележки шасси. Причина – несоответствие характеристик автомата торможения и тормозной системы самолета.
Но были и приятные моменты. Полеты на дальность показали, что 5000 кг бомб можно сбросить на удалении 10 700 км от аэродрома вылета.
В ноябре 1953 года министр авиационной промышленности П.В. Дементьев направил в президиум Совета Министров СССР Г.М. Маленкову письмо, в котором, в частности, сообщал, что «постановлением Совмина Мясищев обязывался построить дальний скоростной бомбардировщик с четырьмя двигателями АМ-3 тягой по 8700 кгс со следующими летными данными: практическая дальность полета – 9500 км, максимальная скорость – 925 км/ч, потолок над целью – 13 000 м, и предъявить его на государственные испытания в мае 1953 г.