Второй самолет вышел из цеха 17 декабря 1939 г., третий - 22 декабря. Девять УТ-3 первых серий направили на войсковые испытания. Они начались 15 мая 1940 г. в Энгельсской авиашколе. Яковлевскими машинами укомплектовали 1-й отряд 2-й эскадрильи (командир - ст. л-нт Кулишин). От головного УТ-3 серийные самолеты отличались отсутствием вооружения, усиленным костылем, измененными выхлопными патрубками и отсутствием двери между кабинами.
Испытания длились до 15 августа. Налетали в общей сложности 436 часов и 49 минут. Инструкторы летной школы оказались куда придирчивее, нежели испытатели НИИ ВВС. Их отчет был совершенно разгромным - досталось и конструкторам, и серийному заводу. Инструкторам очень не понравилась передняя кабина, в которой им приходилось работать. Тесная, душная, назад не видно ничего. Нет моторных приборов. Сидеть приходилось согнувшись, периодически стукаясь головой о потолок. Сиденье находилось далеко от педалей и, вдобавок, сдвинуто влево. Если инструктор был небольшого роста, то он просто не мог выжать педаль до отказа. Претензий по второй кабине тоже хватало: тесное сиденье, неудовлетворительный обзор, отсутствие форточки. Механики жаловались на плохой доступ к агрегатам самолета и мотора, отсутствие приспособлений и инструмента.
Относительно качества изготовления самолета в отчете значилось: «Производственное исполнение самолетов заводом №301 плохое...» Части от разных самолетов оказались невзаимозаменяемыми. Тормоза сильно грелись, заклинивало подшипники колес. Быстро изнашивались тросы управления - их хватало не более, чем на 20 часов. Особенно много неприятностей доставляли моторы. В жаркое заволжское лето, когда температура в тени превышала 35°, МВ-6 постоянно перегревались, температура головок цилиндров на 20-30° превышала максимально допустимую заводом-изготовителем. Винты АВ-3, как и старые деревянные, плохо подходили к режимам двигателя. На восьми самолетах из девяти сломали костыли! «Большое количество дефектов по самолету, мотору и ВМГ выводило из строя 5-6 самолетов ежедневно, а оставшиеся 3-4 самолета из-за вновь появляющихся дефектов использовались малоэффективно...». В итоге группа, обучавшаяся на стареньких Р-6, закончила программу раньше, чем курсанты л-нта Кулишина.
Возникли сомнения в целесообразности использования УТ-3 для подготовки пилотов СБ. «С полностью выпущенными щитками глиссада планирования очень крутая, что не соответствует боевым самолетам (СБ). Малый запас продольной статической устойчивости и неудовлетворительная боковая устойчивость не дают возможности тренировки в болтанку учеников-летчиков средней и ниже средней успеваемости... Взлетно-посадочные свойства... низки и не отвечают требованиям для учебнотренировочного самолета». В официальном отзыве школы записано: «Выпуск курсантов-летчиков самостоятельно на самолете СБ после самолета УТ-3 невозможен. УТ-3 в данном варианте по сравнению с Р-6 существенной разницы в потребном количестве вывозных полетов на СБ не дает». И даже более того: «Курсанты, обучающиеся на УТ-3, приобретают навыки в технике пилотирования, вредно сказывающиеся при переучивании на СБ». После всего этого неудивителен вывод: «Самолеты УТ-3 2МВ-6 конструкции инженера Яковлева в предъявленном варианте войсковые испытания не выдержали...».
