Опытный экземпляр самолета (№ 402447) построили на заводе № 47, в октябре 1942 года перевезли в Москву и после доводки передали в НИИ ВВС, причем с двумя винтами: серийного диаметром 2,1 метра и шагом 2,05 метра и опытным (диаметром 2,08 метра и шагом 1,76 метра) и в двух вариантах: связном и бомбардировочном. Ведущими по машине были инженер-летчик А. В. Синельников и летчик инженер-подполковник К. А. Калилец. Оборонительное вооружение, как на По-2ВС, не предусматривалось.
Испытания показали, что «прицельное бомбометание летчиком с предъявленной установкой прицела и бомбосбрасывателя невозможно. Для прицеливания летчику требуется открыть левый борт кабины, вынести корпус тела за борт и, управляя самолетом левой рукой, правой работать с бомбосбрасывателем, до которого в таком положении он не в состоянии достать рукой.
Бомбометание штурманом возможно, но очень затруднительно, так как ему приходится в момент, когда цель еще не дошла до угла прицеливания, отклоняться вправо и сбрасывать бомбы. Поэтому точность бомбометания значительно снижается».
В своем донесении Синельников сообщал:
«Благодаря созданию передней центровки (20–23 % САХ) улучшилась продольная устойчивость самолета, что облегчило пилотирование ночью и в сложных метеоусловиях днем. При этом самолет стал более инертным в пилотировании, увеличились нагрузки на рули…
Установленный на руль высоты триммер <…> недостаточен для бомбардировочного варианта, и потому самолет при полете с бомбами «висит» на ручке.
Опытный винт <…> значительно повышает летные данные самолета…
Самолет с бомбовой нагрузкой в 200 кг на разбеге имеет тенденцию к «передиру» хвоста, что необходимо учесть при взлете с мягкого грунта.
В целом пилотирование <…> с бомбами ничем не отличается от пилотирования самолета в связном варианте.
Производить прицельное бомбометание, тем более ночью, одному летчику при существующем прицеле и бомбосбрасывателе НЕВОЗМОЖНО…
Кроме того, ночью прицел, не имеющий подсвета, не будет совершенно виден…»
Эти выводы могли стать главными препятствиями на пути в серию, но самолет уже строился в далеком от Москвы Китае.
В заключение же по результатам испытаний машины специалисты НИИ ВВС рекомендовали «устанавливать бомбардировочное вооружение с устранением выявленных недостатков, чтобы использовать самолет в качестве ночного бомбардировщика». Было пожелание установить на самолете тормозные колеса и щитки, необходимые для посадки на аэродромы с ограниченными размерами и подходами.
Пока самолет испытывали, на сборочном авиазаводе № 600 в Китае (Синцзянь близь Урумчи) запланировали в 1942 году выпуск 17 самолетов УТ-2МВ с бомбовым, а со следующего года и с реактивным вооружением. На этом предприятии собрали 80 машин этого типа. Судя по биографии летчика-испытателя А. П. Деева, испытавшего УТ-2МВ, завод функционировал до августа 1943 года.