Первый из опытных А-50 использовался для определения ЛТХ самолета и испытаний вспомогательных систем РТК. На втором доводился и испытывался сам «Шмель» и ПНК «Пунктир», а третий привлекался для полетов по комплексу РЭП и специального оборудования.
Перед началом испытаний некоторую опаску вызывал огромный и тяжелый обтекатель с расположенной внутри его антенной общим весом около 13 т. Было понятно, что он не добавит самолету «аэродинамики», создавая мощный нисходящий поток и тем самым уменьшая эффективность хвостового оперения самолета. Выходом из положения могло бы стать конструктивное увеличение его площади, но на них ни ОКБ Бериева, ни ОКБ Ильюшина не пошли. В конечном итоге, на обтекателях шасси горизонтально установили треугольные аэродинамические гребни. Еще одно их назначение — уменьшение влияния отраженных радиосигналов, а также — повышение уровня селекции цели на фоне земной поверхности.
Также обтекатель антенны создает вихревой поток, который попадает на переднюю кромку киля и значительно влияет на устойчивость самолета по курсу. Поэтому пришлось тщательно выбрать профиль пилонов обтекателя с целью ее улучшения. В целом испытания показали незначительное снижение аэродинамического качества и изменение характеристик устойчивости и управляемости самолета. В то же время, несмотря на наличие грибовидного обтекателя, А-50 вел себя практически также, как и обычный Ил-76. Большой объем испытаний выделили и на отработку дозаправки самолета ДРЛОиУ в воздухе от Ил-78.
Не обошлось во время испытаний и без казусов. Так после одного из полетов А-50 министр обороны СССР маршал Советского Союза Д.Ф. Устинов увидел члена экипажа, куда-то несущего ведро, которое он взял на самолете. На вопрос «что там?» военный засуетился и… смутился. Оказалось, что Заказчик не посчитал нужным иметь на борту А-50 туалет, несмотря на то, что в его экипаж входило, как минимум, 15 человек. Министр дал 10 дней на устранение недостатка, что и было незамедлительно выполнено.
Основная часть ГСИ проходила в ГК НИИ ВВС (аэродром Ахтубинск) в период с 1980 г. по 1985 гг. В 1984 г. испытательный полет А-50 едва не закончился катастрофой: в непосредственной близости от земли произошел отказ системы управления самолетом. Благодаря высокому профессионализму и хладнокровию командира экипажа полковника Позднякова М.И. машину удалось спасти.
К проведению испытаний А-50 в ГК НИИ ВВС начали подготовку еще в 1976 г. Ведущим инженером — руководителем бригады назначили А.И. Мишина. Специально для их проведения создали и Государственную комиссию ео главе с главнокомандующим ВВС СССР Главным маршалом авиации П.С. Кутаховым. Ее основной задачей стала координация проведения испытаний и решение вопросов, требующих вмешательства руководителей высокого уровня. Ход работ по машине находился под постоянным контролем министра авиационной промышленности И.С. Силаева и радиопромышленности П.С. Плешакова. Для проведения испытаний А-50 в Ахтубинске постоянно находилась бригада специалистов от ОКБ Бериева во главе с заместителями Главного конструктора С.А. Атаянцем и В.В. Боевым. Также в Ахтубинске имелась и испытательная база НПО «Вега-М».
Как вспоминают участники событий, сам по себе один только испытательный полет А-50 требовал практически полный рабочий день всего испытательного ахтубинского полигона, т. к. требовал привлечения значительного количества оборудования, самолетов и наземных измерительных пунктов из состава трекового комплекса.
Кроме почти десятка А-50, включая прототипы и серийные машины, для испытаний его РТК привлекались десятки самолетов не только от ГК НИИ ВВС, но и из строевых частей ВВС и ПВО. Некоторые испытания по данной программе продолжились до 1990 г.
Получив положительные результаты по основным видам испытаний, и не дожидаясь их окончания, в 1983 г. было принято решение о начале серийного производства самолета А-50 на Ташкентском АПО с последующим дооборудованием на авиазаводе № 86 (ТАПО) в Таганроге. Первый серийный А-50 передали заказчику 30 декабря 1983 г., а в Шауляй он прибыл в июне следующего года.
Стоит отметить, что для наземных испытаний и доводки оборудования А-50 на ТАПОиЧ специально организовали филиалы НПО «Вега-М» и ПО «Октябрь» и создали целый ряд наземных стендов, включая и установленную на территории завода «тарелку». Поступающие от предприятий МРП всего Союза элементы РТК собирались на наземном стенде в единый комплекс, тестировались, отлаживались и только после этого передавались для монтажа на борт А-50.
