Всего было построено четыре самолёта Як-36, из которых два предназначались для лётной отработки. Один из лётных экземпляров весной 1963 г. доставили на аэродром ЛИИ в Жуковском. Ведущий лётчик-испы- татель Ю.А. Гарнаев приступил к отработке висений на привязи высотой до полуметра. Дальнейшие испытания продолжил лётчик-испытатель полковник В. Г. Мухин. Висения выполнялись нод бетонированной ямой, накрытой металлической решёткой для отвода отработавших газов, температура которых превышала 600 град.
Як-36 во время порода в Домодедово
На этом этапе изучались процессы, связанные с засасыванием отработавших горячих газов в воздухозаборники двигателей, и другие сопутствующие сюрпризы: тряска, тенденции к заваливанию самолёта, когда запас струйных рулей приближался к предельному. Более или менее устойчивый режим работы двигателей и висение удалось обеспечить установкой дефлекторов и реактивной газовой защиты.
На доводку силовой установки и струйного управления ушло более года. Устранив тряску, уменьшив разрежение от газового потока под крылом и выявив необходимые соотношения между перемещениями органов управления и расходом воздуха в струйных рулях, 27 июля 1964 г. Мухин выполнил первый полет по- самолётному. После этого три самолёта доработали, установив по два подфюзеляжных киля. 24 марта 1966 г. Мухин выполнил полёт по "полному профилю" т.е. с вертикальным взлётом и посадкой.
Установленные рядом двигатели наводили на мысль, что при отказе одного из них самолёт незамедлительно перевернется и лётчик не успеет его покинуть. Чтобы предотвратить столь фатальное развитие ситуации, лётчику должна была помочь установленная на самолёте автоматизированная система, отслеживающая положение СВВП и выдающая сигнал на катапультирование на самом опасном этапе: от взлёта до завершения переходного режима. Самолёт оборудовали системой автоматического спасения с катапультным креслом конструкции ОКБ А. С. Яковлева.
В сентябре 1966 г. на аэродроме Кубинка организовали показные полёты Як-36, пилотируемого Мухиным, для руководителей правительства.
Через десять месяцев, 9 июля 1967 г., на воздушном параде в Домодедово демонстрировались самолёты с укороченным взлётом и посадкой "23-01" ОКБ А. И. Микояна, Т-58ВД ОКБ П. О. Сухого и СВВП Як-36 ОКБ А. С. Яковлева. Последний самолёт также пилотировал Мухин.
Представители ВВС к новинке отнеслись настороженно, большого оптимизма и положительных эмоций самолёт у них не вызвал. И этому имелись некоторые основания: из-за ограниченной тяги силовой установки самолёт не мог поднять боевую нагрузку, а о базировании на полевых аэродромах можно было и не думать. В принципе Як-36 ещё не походил на военный самолёт. Не в полной мере удалось к этому времени разрешить проблемы с висением самолёта из-за сложности системы струйного управления. По этим и ряду других причин предложение Генерального конструктора А.С. Яковлева о постройке опытной серии из 10- 12 машин подобного типа поддержки не получило.