Prototyp CKB-26, który zaczęto budować jeszcze według pierwotnych planów, prawdopodobnie wzniósł się po raz pierwszy w powietrze 31 marca 1936 roku (pilot Władimir Kokkinaki; spotykane też są informacje o oblocie w czerwcu 1935)W monografii podana data oblotu CKB-26 „według niektórych świadectw” 31 marca 1936 (w dniu urodzin Iljuszyna), a CKB-30 w czerwcu 1936 roku. Spotykane są też jednak informacje o oblocie CKB-30 31 marca 1936 roku, a CKB-26 latem 1935 roku () lub w czerwcu 1935 roku ().. 1 maja 1936 CKB-26 został zaprezentowany na defiladzie w Moskwie, spotykając się z zainteresowaniem najwyższych władz państwa ze Stalinem na czele, a podczas późniejszej demonstracji dla władz Kokkinaki wykonał na nim figury akrobacji, do których nie były zdolne wówczas inne radzieckie samoloty wielosilnikowe. Konstrukcja Iljuszyna miała zdecydowanie lepsze własności lotne niż samolot Tupolewa, w tym prędkość przelotową i manewrowość, i to ją wybrano do rozwoju jako nowy bombowiec dalekiego zasięgu dla Wojskowych Sił Powietrznych Armii Czerwonej (WWS RKKA).