Первые испытательные полеты дали в целом обнадеживающие результаты, в частности самолет продемонстрировал хорошие взлетно-посадочные характеристики, а скорость достигла отметки 520 км/ч. Однако ряд отказов и аварий, в том числе две катастрофы, произошедшие 27 апреля и 30 июля 1940 года, усугубили и без того не слишком благожелательное отношение руководства НКАП и ВВС к машине. Стоит также принимать во внимание и достаточно неопределенное положение Поликарпова, именно в этот период потерявшего ряд сотрудников при передаче их в новое КБ под руководством Микояна. Кроме того, отсутствие «закрепленного» производства и необходимость организации постройки новых машин на различных авиазаводах не способствовали ни укреплению связей с промышленностью, ни ответственному отношению и соответственно качеству опытной продукции, особенно с учетом не самой высокой квалификации рабочих советской авиационной промышленности. К тому же Поликарпов оказался одним из первых, кто установил на свою машину еще «сырые» двигатели М-105, отказы которых, вполне вероятно, и послужили истинной причиной летных происшествий. Тем не менее, не углубляясь в истинные причины имеющихся проблем, начальник Главного управления авиационного снабжения (ГУАС) РККА П. Алексеев еще в конце мая сделал вывод, что из СПБ «видно, ничего не выйдет», а 29 июля 1940-го приказом наркома авиапромышленности А. Шахурина было предписано «дальнейшие заводские испытания самолетов СПБ прекратить».
Параллельно с серией ВИТ Поликарповым велась работа и над двухмоторным истребителем. Эскизный проект самолета был готов в сентябре 1940 года. Вооружение будущего истребителя Поликарповым предлагалось в двух комбинациях: две 20-мм пушки ШВАК в сочетании с парой 12,7-мм пулеметов и оборонительным ШКАС на турели или две 37-мм пушки ШФК-37 и четыре наступательных и один оборонительный пулемет ШКАС.
Первые полеты ТИС (тяжелый истребитель сопровождения) совершил уже после начала войны – в конце августа 1941 года. Цельнометаллический самолет с двигателями АМ-37 развивал скорость до 535 км/ч (предполагалось добиться ее увеличения до 650 км/ч). Экипаж в составе летчика и стрелка был защищен бронеплитами, предусматривалась установка достаточно мощного вооружения – двух пушек ШВАК, двух 12.7-мм пулеметов УБ и нескольких пулеметов ШКАС.
Однако в связи с эвакуацией осенью – зимой 1941 года в Новосибирск испытания самолета были прерваны. Возобновление их на новом месте существенно затянулось вследствие возникших сложностей с организацией опытного производства в неприспособленных условиях, но и после начала полетов неоднократно прерывались из-за низкой надежности моторов, которые к тому же не могли обеспечить ожидаемые характеристики.