W czerwcu 1961 roku ukończono drugi prototyp i to on jako pierwszy został oblatany. 21 września tego samego roku wykonał swobodny zawis a 19 października 1961 roku pełnoprofilowy lot. Za sterami maszyny, w obydwu przypadkach siedział pilot testowy Len LaVassar. Maszyna brała udział w próbach fabrycznych aby następnie, 24 kwietnia 1964 roku trafić formalnie do US Army. Nieco wcześniej, bo 17 stycznia 1964 roku, przekazano armii trzeci prototyp, który wykorzystywano do przeprowadzenia testów w locie. Przekazany US Army śmigłowiec był równolegle prototypem wersji CH-47B. Czwarty wybudowany prototyp jako pierwszy trafił do US Army 26 kwietnia 1962 roku. Armia wykorzystała maszynę do intensywnych prób eksploatacji śmigłowca w skrajnych warunkach pogodowych. Ostatni, piąty wybudowany prototyp, został wykorzystany przez producenta do testów modernizacyjnych a do US Army trafił 29 sierpnia 1963 roku. W aktywnej służbie w armii wszystkie przekazane przez producenta prototypu pozostawały do 1 marca 1970 roku gdy zostały spisane ze stanu.