К октябрю 1939 г. эскизный проект и макет И-26 были утверждены в НИИ ВВС, закончились продувки в ЦАГИ. Это согласно официальным данным НКАП, другие же источники утверждают, что предварительной макетной комиссии не было, и эскизный проект ВВС не предъявлялся.
Как бы там ни было, к концу ноября 1939 г. завершилась постройка первого опытного экземпляра И-26-1, а 13 января следующего года он впервые поднялся в воздух – раньше, чем истребители конкурентов. Но красивый моноплан оказался очень «сырым». Из-за постоянного перегрева масла замерить максимальную скорость и определить пилотажные качества не представлялось возможным. На машине неоднократно пришлось менять маслорадиаторы, три раза меняли мотор. На заводских испытаниях из 42 полетов 15 закончились вынужденной посадкой, а 43-й – катастрофой, в которой 27 апреля 1940 г. погиб летчик-испытатель Ю.И. Пионтковский. Причиной катастрофы, вероятнее всего, стала недостаточная прочность планера. Правда, последующая эксплуатация в строевых частях показала, что ферменная конструкция фюзеляжа является весьма прочной и способна выдерживать ударные нагрузки при грубых посадках поврежденных в бою машин, а также из-за ошибок раненых в бою или просто плохо обученных пилотов. Но вот крыло… На статиспытаниях носок крыла разрушился при 67% расчетной нагрузки. И хотя к моменту начала летных испытаний его усилили, все равно крыло оставалось слабым местом И-26. Тем не менее второй экземпляр И-26-2, начавший летать еще до катастрофы первого (23 марта) и имевший те же недостатки[1 На И-26-2 внедрили некоторые изменения – установили винт изменяемого шага, сняли два нижних пулемета, а боекомплект верхних увеличили до 650 патронов на ствол, увеличили площадь киля и пр. Но принципиальные вопросы с недостаточной прочностью планера и ненадежной работой мотоустановки решены не были.], комиссия НКАП 29 мая 1940 г. признала годным для передачи на государственные испытания. Машина любого другого конструктора с такими принципиальными недостатками, с программой заводских испытаний, выполненной едва на 2/3, не имела бы никаких шансов попасть на госиспытания. Но комиссию НКАП возглавлял А.С. Яковлев… Более того, постановлением Комитета обороны от 19 февраля 1940 г. была заказана войсковая серия из 20 И-26, а тремя майскими постановлениями (еще до начала госиспытаний) предписывалось наладить серийный выпуск истребителя Яковлева на заводах № 126, 301 и 292.
Государственные испытания И-26-2 проходил тяжело. Для того чтобы добиться искомого результата, приходилось идти на различные уловки – так, из-за постоянного перегрева масла полеты планировались на ранние или вечерние прохладные часы. Из программы испытаний исключили пикирование, выполнение фигур высшего пилотажа, штопор. Мотор мог работать на номинальной мощности не более 2,5-3 минут, поэтому «площадки» для определения максимальных скоростей выполняли после энергичного снижения. Благодаря таким ухищрениям удалось зафиксировать максимальную скорость 585,5 км/ч. В последующих экземплярах И-26 и серийных Як-1 этот показатель так и не был превзойден. В будущем, при разработке всех новых модификаций Як-1 и Як-7, требовалось, чтобы их скорость соответствовала И-26-2. А в то время серийные Bf 109Е развивали скорость 550 км/ч, а новый Bf 109F – и вовсе 620 км/ч…