Jako pierwszy został 11 stycznia 1941 oblatany prototyp I-185 M-81 (nr 6202). Ponieważ zdecydowano nie produkować silników M-81, został on następnie przebudowany przez zamianę silnika na I-185 M-71 i oblatany ponownie 29 maja 1941. Drugi prototyp I-185 M-71 (nr 6204) wzleciał już 8 kwietnia 1941. W lecie 1941 zbudowano dwa dalsze prototypy I-185, tym razem z nie branym dotąd pod uwagę silnikiem M-82 o mocy 1700 KM. Wprowadzono na nich silne uzbrojenie w postaci trzech działek kaliber 20 mm zamiast dwóch wkm 12,7 mm i dwóch km 7,62 mm w początkowym projekcie. Zbudowano również prototyp I-185 z „podstawowym” silnikiem M-90 (nr 6201), lecz na skutek niedopracowania silnika i ataku Niemiec nie został on ukończony ani oblatany.
Z powodu ataku Niemiec na ZSRR prototypy ewakuowano wraz z zakładem nr 51 na wschód, do Nowosybirska, w październiku 1941, gdzie zakład rozmieszczono w pomieszczeniu cyrku. W marcu 1942 przeprowadzono próby państwowe samolotów, które wypadły bardzo dobrze. Maksymalna prędkość prototypu I-185 M-71 wyniosła 630 km/h, I-185 M-82 – 615 km/h, okazały się one też poprawne w pilotażu. W konkluzji stwierdzono, że I-185 M-71 jest lepszy od wszystkich radzieckich myśliwców i rekomendowano skierować go do produkcji. Stwierdzono też, że I-185 M-82 ustępuje jedynie I-185 M-71.