Машину без вооружения сдали на государственные испытания 6 июня, которые начались спустя шесть дней и завершились 1 июля. Ведущими по самолету в НИИ ВВС были летчики А. Г. Прошаков и В. П. Трофимов. Облетали машину В. С. Холопцев, П. М. Стефановский, А. Г. Кочетков, Г. А. Седов, В. Е. Голофастов, Л. М. Кувшинов, И. В. Тимофеенко, А. Г. Терентьев и О. Н. Ямщикова.
Вопреки заданию, дальность получилась почти в два раза меньше — 370 км, а максимальная скорость ниже у земли на 74 км/ч и на высоте 5000 метров — на 72 км/ч ниже. Непрерывный набор высоты на режиме максимальной скорости можно было производить только до высоты 8000 метров из-за ограниченного времени (до 10 минут) непрерывной работы двигателя на номинальном режиме. Да и полеты на большой высоте оказывались нецелесообразными из-за малого запаса топлива. Все это стало следствием размещения второй кабины пилота, по-другому не получалось.
В заключении акта по результатам государственных испытаний специалисты НИИ ВВС записали:
«По своим летно-техническим данным и пилотажным качествам испытанный самолет удовлетворяет требованиям ВВС и может быть использован для вывозки и тренировки летчиков в школах и в строевых частях при обучении на реактивных самолетах.
>Компоновка самолета Як-21Т.
Считаем необходимым запустить в серийное производство учебно-тренировочный двухместный реактивный истребитель конструкции т. Яковлева <…> и установить на серийных самолетах одну пушку НС-23 и фотокинопулемет С-13».
Там же отмечалось: «…максимальные горизонтальные скорости и скороподъемность достаточны для учебно-тренировочного самолета».
О соответствии постановлению правительства других летных данных умолчали, но, «положа руку на сердце», можно с уверенностью сказать, что в те годы для машины подобного назначения они были вполне подходящие. Тем более что самолет был устойчив и управляем на всех режимах полета, допускал выполнение всего комплекса фигур высшего пилотажа, не связанных с созданием отрицательных перегрузок (это требовало доработки топливной системы), и крутое пикирование.
Штопорные свойства учебно-тренировочного истребителя остались, как и у Як-15. После двух витков самолет выходил из этого положения вслед за дачей рулей на вывод без запаздывания.
Как известно, требования к самолету пишутся не из-за какой-то прихоти чиновников, а из необходимости обеспечения безопасности летных экипажей и решения поставленных перед ним задач. В данном случае для учебного самолета, когда в передней кабине зачастую находится неопытный курсант, управление почти всеми жизненно важными устройствами должно быть дублировано в кабине инструктора.