Będąc pod wrażeniem dużej szybkości samolotu oraz entuzjastycznej opinii oblatywacza Stiepana Supruna, NKAP skierował 31 maja samolot do produkcji w Zakładzie nr 1, z dostępnym silnikiem AM-35A, i zlecił produkcję 125 sztuk jeszcze przed przeprowadzeniem prób państwowych, a nawet przed zakończeniem prób fabrycznych. Jednocześnie, w dalszym ciągu dokonywano poprawek konstrukcji, głównie w zakresie systemu chłodzenia. 18 sierpnia 1940 roku samolot został zaprezentowany publicznie na pokazach lotnictwa w Tuszynie. Po próbach fabrycznych, 12 września 1940 roku prototypy nr 2 i 3 ukończyły pomyślnie próby państwowe, przechodząc je za pierwszym podejściem jako jedyne z myśliwców radzieckich nowej generacji, co świadczyło o poziomie konstrukcji biura Polikarpowa (z pozostałych nowych myśliwców, ŁaGG-3 skierowano do poprawienia, a Jak-1 w ogóle nie zaliczył prób za pierwszym razem). Ponadto, podczas prób porównawczych nowych myśliwców, wobec I-200 zgłoszono 112 uwag, wobec I-180 Polikarpowa 81 uwag, wobec I-301 (ŁaGG-3) – 416 uwag, a I-26 (Jak-1) w ogóle ich nie zaliczył ().. Podczas tych prób prototyp osiągnął prędkość 628 km/h na wysokości 7200 m (przeliczoną na 636 km/h na 7600 m). Nakazano jednak poprawić w toku produkcji m.in.