Dwa z nich strzelały poprzez śmigło, pozostałe cztery poza jego obrysem. Pierwsze badania w locie nowej konstrukcji przeprowadzono pomiędzy marcem a kwietniem 1941 roku w Naukowo-Badawczym Instytucie Ludowego Komisariatu Przemysłu Lotniczego. W ich trakcie zmodyfikowano opancerzenie samolotu powiększając boczne płyty chroniące pilota, zamontowano celownik optyczny PBP-1a, radiostację, zmieniono kształt chwytu powietrza do silnika. Drugi prototyp (Su-6/82) ukończony został 10 czerwca 1941 roku, sześć dni później wzbił się po raz pierwszy w powietrze. Względem pierwszego samolotu zmieniono kształt osłony głowy pilota montując półkolistą płytę pancerną, zamontowano przednią płytę pancerną oraz nowe osłony boczne. Przednia część owiewki chroniona była pancerną szybą o grubości 65 mm. W lipcu 1941 roku podczas podchodzenia do lądowania uszkodzono podwozie samolotu ale szybko przywrócono go do normalnego stanu. Pomiędzy sierpniem a wrześniem 1941 roku przeprowadzono ostatnie badania w locie pierwszego prototypu. Uzyskano zadowalające wyniki potwierdzające dobre właściwości pilotażowe. Wskazano jednak na potrzebę dalszego opancerzenia samolotu, zalecono zamontowanie działek WJa-23 kalibru 23 mm, zwiększenie udźwigu bomb i przystosowanie samolotu do przenoszenia niekierowanych pocisków rakietowych.