Перегон самолета в Ригу продолжительностью 2 часа 15 минут осуществил летчик-испытатель НИИ-15 Ф. Ф. Киринчук. Ведущими по машине были инженер А. К. Подторжнов и летчик И. М. Сухомлин. Летные испытания начались фактически 23 октября, когда Иван Моисеевич успешно выполнил на И-250 первый ознакомительный полет. Однако второй и третий полеты закончились летными происшествиями. В первом случае не убиралась правая опора шасси, а во втором из-за течи бензина из крыльевого бака пришлось совершить вынужденную посадку.
Государственные испытания завершились 21 января 1948 года. За три месяца удалось выполнить лишь 6 полетов. В выводах акта о результатах испытаний, утвержденного 3 ноября 1948 года главкомом ВМФ адмиралом А. Г. Головко, отмечалось, что И-250 в варианте истребителя дальнего сопровождения мог быть отнесен только к ограниченно маневренным самолетам в связи с недостаточной максимальной эксплуатационной перегрузкой, не превышавшей 6,5 g.
В частности, при максимальном полетном весе и полете с приборной скоростью в диапазоне 280–329 км/ч самолет был неустойчив в продольном канале, сохранилась и склонность машины к разворотам на разбеге. Обслуживание самолета на земле и его подготовка к вылету занимали слишком много времени.
И-250, несмотря на потуги авиапрома, так и остался в разряде опытных. К тому времени военные уже сосредоточили свое внимание на самолетах с газотурбинными двигателями.
Исследования по самолету-истребителю с ВРДК в КБ П. О. Сухого, получившему обозначение И-107 («Д»), начались еще осенью 1942 года. Реальная же возможность создания такой машины появилась лишь два года спустя после появления ВРДК.
К середине февраля 1944 года был готов первый вариант проекта самолета, выполненного по классической схеме с воздухозаборниками ускорителя, расположенными в передних кромках центроплана.
Все получалось компактно, если не считать больших потерь полного давления из-за многочисленных изгибов воздуховодов на пути к ускорителю. Это учли при разработке второго варианта самолета. На этот раз воздухозаборник расположили в носовой части фюзеляжа под коком воздушного винта. Этот проект предъявили заказчику и затем включили в план опытного самолетостроения на 1944 год. Требования к машине остались такими же, как и для И-250 Микояна. Предписывалось построить два экземпляра самолета, предъявив первый из них на летные испытания к 15 февраля 1945 года.
В середине сентября состоялось заседание макетной комиссии, и все замечания заказчика учли в строящемся экземпляре машины, получившей впоследствии обозначение Су-5. НКАП утвердил эскизный проект машины одновременно с И-250.