Pierwsze próby państwowe z 30 stycznia 1957 roku były nieudane z powodu pompażu silników WD-7. Druga próba z 16 stycznia 1958 roku zwiększyła niezawodność systemów sterowania, przeciwpożarowych i polepszenie warunków nawigatora. Naniesione poprawki ułatwiły pilotaż i niezawodność konstrukcji, którą postanowiono przyjąć na uzbrojenie wojska.
Produkcja seryjna Produkcja seryjna samolotu odbywała się w Zakładzie Nr 23 w Filiach w latach 1956-1959. W sierpniu 1956 roku wyszło postanowienie Nr 908-425 o produkcji bombowców strategicznych, co dawała ulgę po wcześniejszym postanowieniu Nr 276-133 z 6 marca 1956 roku, który zakończył produkcję M-4 i rozpoczął An-8. Pierwsza seria liczyła siedem samolotów, a każda następna po pięć. Wyznaczono również dwumiesięczny termin propozycji podpięcia do samolotu rakiet X-20 oraz zwiększenia resursu silników WD-7 do 200 godzin, gdzie silniki sprawiały ciągle spore problemy. W 1957 roku w samolotach o numerach 0201, 0203, 0204 i 0210 wymieniono łącznie 27 silników z powodu uszkodzenia łopat lub pompażu. Ostateczne udane próby przypadły na 1962 rok wraz z wersją WD-7P, który nie został jednak zamontowany na wersji samolotu M3. Jak wzorzec dla produkcji przyjęto maszynę o numerze 0301.