An-26 przeszedł wspólne próby zakładowe i państwowe. W ich trakcie wykryto niedobory prędkości na wysokości 6000 m, które wyeliminowano poprawiając aerodynamikę samolotu. W toku prób ustalono, iż maszyna może przewozić na swoim pokładzie działo samobieżne ASU-57, samochód terenowy GAZ-69, 120 mm moździerz, 85 mm działo oraz palety desantowe PGS-500, PDUR-47 i PDSB-1. 21 września 1970 roku zakończono okres prób. W ich ramach egzemplarze 02-01 i 02-02 wykonały 259 lotów spędzając w powietrzu ponad 430 godzin. Potwierdzono wzrost masy transportowanych ładunków w porównaniu do An-24 oraz łatwość eksploatacji i pilotażu maszyny. Po zakończeniu prób, oba egzemplarze prototypowy wykorzystywano w latach 1971–1972 do badań charakterystyki startu i lądowań na różnych podłożach. W kwietniu 1972 roku wykorzystano prototypy do realizacji zadań uderzeniowych, sprawdzając wyrzutniki bombowe BDZ-34.