Do rozruchu zastosowano silnik pomocniczy AI-9. Pełnowymiarowa makieta została zbudowana w grudniu 1966. Składała się ona z kadłuba i belki ogonowej seryjnego Mi-8 oraz metalowej makiety łódki (opracowanej z pomocą biura konstrukcyjnego Berijewa, specjalizującego się w budowie samolotów-amfibii). Następnie rozpoczęto budowę latającego prototypu, którą ukończono w 1967 roku. Z uwagi na opóźnienia w budowie silników TW3-177M w prototypie zamontowano stare TW2-177A. Śmigłowiec w swój pierwszy lot wzbił się 1 sierpnia 1967 roku, a za jego sterami zasiadł wtedy pilot oblatywacz J.S. Szwaczko. Prototyp nie był wyposażony w całą docelową aparaturę, nie otwierał się także luk bombowy. W celu zatajenia prac nad nową konstrukcją przed wywiadem państw zachodnich prototyp otrzymał malowanie Aerofłotu i cywilną rejestrację CCCP-11051. W kolejnych latach prowadzono próby i testy zakładowe, a następnie państwowe. Aby je przyspieszyć, na bazie seryjnych Mi-8 zbudowano kolejne prototypy W-14, w tym wyposażone już w docelowe silniki TW3-177M. Podczas prób państwowych w wyniku awarii stracono jeden śmigłowiec, jednakże załodze nic się nie stało. Wszystkie próby i testy ostatecznie zakończono w roku 1974.