В ходе государственных испытаний одновременно с «ДМ» проверяли опытную «М» и серийную № 1114 (бортовой № 24) машины.
В период с 9 сентября 1955-го по 7 июля следующего года велась доработка бомбардировочного и стрелкового вооружения с заменой пушечных башен и радиолокационного прицела ПРС-1. С 7 по 29 июля 1956 года государственные испытания провели вторично. В результате было установлено, что летные характеристики серийной машины по сравнению с опытной изменились незначительно. В то же время отмечалось, что взлет на самолете М-4 в сложных метеоусловиях ночью и с боковым ветром был небезопасным из-за энергичного процесса «вздыбливания» и выхода на углы атаки, близкие к критическому. Особенно опасным считался взлет с весами, близкими к максимальным, и недостаточной скорости самолета в момент отрыва, не обеспечивающей эффективного действия рулей.
Впоследствии самолет «ДМ» использовался в качестве летающей лаборатории для исследования системы автоматической устойчивости бомбардировщика М-50.
Читатель, видимо, обратил внимание на несколько индексов у одной машины. Продолжая индексацию самолетов Мясищева, начатую с ДВБ-102, которому неофициально присвоили индекс М-2, появился М-4, возглавивший список семейства околозвуковых стратегических бомбардировщиков. Забегая вперед, отметим, что для регистрации мировых рекордов в ФАИ в 1959 году самолету присвоили еще один индекс – 103 М. Таким образом, выстраивается целая цепочка обозначений – изделие «25», ВМ-25, «М», М-4, 103М – имевшая свое продолжение и в других машинах.
Первые опытные машины перевозили на аэродром ЛИИ автотранспортом в расстыкованном виде, что было весьма трудоемко и долго. Тогда летчик Б.К. Галицкий предложил перегонять самолеты своим ходом, предварительно их облегчив и удлинив ВПП заводского аэродрома. 16 декабря 1954 года с аэродрома в Филях взлетела и взяла курс на Жуковский третья построенная машина.
В ходе серийного производства на самолеты устанавливали двигатели АМ-3А, впоследствии заменявшиеся РД-3М тягой по 9500 кгс и РД-3М-500 с режимом чрезвычайной тяги 10500 кгс продолжительностью не более 6 минут.
Первую машину потеряли 21 марта 1955 г. В тот день при проведении испытательного полета на высоте 5000 метров разгерметизировались кабины самолета М-4 № 0609. Летчики Л.П. Виноградов и Л.В. Сумцов попытались совершить посадку на аэродром Раменское в сложных метеоусловиях из-за налетевшего снежного шквала. После трех попыток на четвертом кругу самолет сел за пределами аэродрома на большой скорости. В результате погиб оператор Леонов.