В первой половине 1972 г. шли интенсивные заводские испытания Як-З6М. К лету на государственные испытания нужно было предъявить две опытные машины. 25 февраля первый полет по полному профилю (так называют в ОКБ полет с вертикальным стартом, горизонтальным полетом и вертикальной посадкой) выполнил ВМ-02, а 20 марта такая же программа была осуществлена на ЭВМ (ВМ-01). С конца весны первый прототип стали дорабатывать под новый воздухозаборник, а это, в свою очередь, потребовало заново испытать систему управления самолетом.
К лету был восстановлен и третий прототип ВМ-03. 19 июня он совершил свой первый вертикальный взлет, а 1 августа – полет по полному профилю. В конце февраля этого же года была заложена в постройку и четвертая опытная машина ВМ-04.
Государственные совместные испытания (ГСИ), проводившиеся заказчиком (авиацией Военно-морского флота), Министерством авиапромышленности и ОКБ Яковлева, начались летом 1972 г. Они были разделены на два этапа – «А» и «Б». Испытания этапа «А» должны были проводиться с упрошенным составом оборудования. Оба этапа должна была пройти каждая из предъявленных машин. ВМ-02 начал проходить ГСИ 30 июня и закончил этап «А» 20 марта 1973 г. ВМ-03 поступил на испытания в сентябре 1972 г. и завершил этап «А» 10 марта следующего года. Построенный в конце января 1973 г. ВМ-04 в марте перевезли на лстно-испытательную станцию в Жуковский, а 1 апреля на нем начали также проводить госиспытания. Подключили к государственным испытаниям и первую опытную машину. Этап «А» для ЭВМ (ВМ-01) и ВМ-04 закончился 30 сентября. В это время уже полным ходом шли испытания этапа «Б» на втором и третьем прототипах, начавшиеся 11 апреля 1973 г.
Главным событием испытаний этапа «А» стала первая в истории советской авиации посадка самолета Як-36М на палубу большого противолодочного корабля-вертолетоносца «Москва», находившегося в открытом морс. Ее выполнил 18 ноября 1972 г. на второй опытной машине ВМ-02 летчик-испытатель Михаил Дексбах. А 22 ноября он на том же самолете совершил посадку по полному профилю, т. с. с вертикальным стартом с палубы корабля и вертикальной посадкой на палубу.
Для конструкторов, испытателей и военно- морских авиаторов эти дни стали большим праздником. Многие из них считают, что 18 ноября стал днем рождения советской палубной авиации.
1 ноября 1973 г. начались испытания по этапу «Б» ВМ-04, а 30 сентября 1974 г. по этому этапу завершились государственные испытания всех четырех опытных машин. Предварительное заключение, рекомендовавшее Як-36М к запуску в серийное производство, было подписано в 1973 г., но Саратовский авиазавод начал подготовку к выпуску этих машин еще в 1970-1971 гг. в процессе строительства на этом предприятии фюзеляжей третьего и четвертого прототипов.
Три самолета Як-36М первой серии были построены к концу 1974 г. Весной первая серийная машина была отправлена в Научно-испытательный институт ВВС в Ахтубинск, вторая – на доводочную базу Черноморского судостроительного завода (завод вел строительство авианесущих крейсеров типа «Киев»), третья – в ЛИИ. Выпущенная позже вторая серия уже насчитывала пять машин, а начиная с третьей каждая последующая серия включала 10 самолетов. На них устанавливались подъемные двигатели типа РД36-35ВФ (изделие «24»).
