Большое число летающих лабораторий на базе Ан-12 было создано для испытаний и доводки различной радиоаппаратуры, предназначенной в дальнейшем для установки на другие машины. Для отработки и испытаний РЛС бокового обзора (60) первого поколения в 1965 г. один Ан-12 был доработан в летающую лабораторию. Эта работа была проведена ЛИЙ совместно с ВВА им. Жуковского. Неподвижная антенна имела длину около двух метров и состояла из шестидесяти отдельных элементов. На той же ЛЛ позднее испытывалась и первая советская серийная РЛС БО РСА-2 «Сабля», которая вошла в комплект оборудования разведчика-бомбардировщика МиГ-25РБС.
Еще на одном Ан-12 в течение длительного времени испытывались многие другие образцы специального оборудования, которые впоследствии широко применялись на тактических и дальних разведчиках. Прежде всего, это были фотоаппараты и станции общей и детальной радиотехнической разведки. Эта летающая лаборатория была создана силами сформированного в 1963 г. в ЛИИ отдела средств воздушной разведки, ставшего головной организацией Министерства авиационной промышленности СССР по испытаниям такого оборудования.
Другим средством воздушной разведки, испытанным на Ан-12, стал тепловизор «Простор». Эта работа была проведена в ЛИИ в 1968–1971 гг. под руководством Г.Р.Аванесова. После полного цикла доводки, проведенном на ЛЛ Ан-12, этот прибор в контейнерном исполнении успешно выдержал Государственные испытания на МиГ-21Р и был рекомендован к принятию на вооружение. В 1969 г. была создана летающая лаборатория Ан-12Б «Кубрик», оснащенная комплексом аппаратуры для исследования инфракрасного излучения надводных, наземных и воздушных объектов с целью испытания объектов инфракрасной техники.
Широко использовался Ан-12 для отработки разнообразных систем вооружения, благо грузоотсек и полезная нагрузка позволяли разместить не только испытуемые образцы, но и посты управления для инженеров-эксперементаторов, а также контрольно-записывающую аппаратуру. В 1974 г. на Ан-12 проводились летные испытания новой головки самонаведения ПРГС-58 для противорадиолокационных ракет Х-58, успешно завершившиеся с рекомендацией о принятии на вооружение.
Несколько самолетов-лабораторий на базе Ан-12 использовались при создании оборудования для поиска атомных подводных лодок, характеристики скрытности которых к середине семидесятых годов значительно улучшились. На этих ЛЛ были предприняты попытки найти новые физические методы обнаружения подводных целей и определения текущих координат подвижных объектов, движущихся на большой глубине и скорости.