Отработка систем и автоматики БЧ потребовала выполнения еще ряда испытательных пусков (два пуска произвели в марте 1960 года, исполняя указания комиссии Д.Ф.Устинова). Пуски Х-20 осуществлялись при воздействии радиопомех, в ходе испытаний соблюдалось также подобие строевым условиям эксплуатации. Несмотря на ряд замечаний, положительную оценку получили надежность, простота освоения и обслуживания, эксплуатационные качества. Постановлением правительства от 9 сентября 1960 года авиаци-онно-ракетная система К-20 была принята на вооружение. Как говорилось выше, во использование того же ПСМ от 11 марта 1954 года параллельно велись работы по созданию ракетоносного варианта мясищевского ЗМ-К-20. Согласно Приказу МАП от 31 декабря 1954 года оба носителя должны были иметь единую систему наведения и самолет-снаряд Х-20. Серьезной проблемой стало само размещение Х-20 на мясищевском самолете, затрудненное крайне небольшим просветом под фюзеляжем и велосипедным шасси. Рассматривалась возможность подвески ракеты при помощи специальной ямы на стоянке, ее установка на фюзеляже сверху с помощью крана и даже крепление ракеты под кабиной самолета в перевернутом положении, килем вниз. В конце концов приемлемым сочли вариант подвески Х-20 под крылом и симметричным размещением большого ПТБ для сохранения путевой устойчивости и балансировки. Ракета крепилась на специальной поворотной балке, наклонявшейся в стартовое положение для отхода от носителя.
В январе 1956 года компоновочный макет рассматривался Госкомиссией. Однако оставался ряд "узких мест", да и в целом решение уступало туполевскому, чей самолет уже был выведен на испытания. В конечном счете выбор ВВС и МАП был сделан в пользу Ту-95К.
Первый серийный Ту-95К был выпущен уже в марте 1958 года. Производство самолета на заводе №18 продолжалось до 1962 года. Параллельно шел учебный вариант ракетоносца Ту-95КУ, служивший для переучивания экипажей и тренировок в работе с аппаратурой. Вместе с тем уже при испытаниях ракетоносца выявился его существенный недостаток - прибавка в весе самолета и громоздкая подвеска сократили дальность полета почти на 2000 км, из-за чего радиус действия комплекса стал уступать бомбардировщику. Даже с учетом дальнего пуска ракет, цели на территории США находились на пределе досягаемости Ту-95К, и то при условии их размещения на Крайнем Севере и Дальнем Востоке.
Уже в ходе испытаний, 2 июля 1958 года, вышло ПСМ, обязывавшее разработчиков принять меры к повышению характеристик самолета и комплекса в целом. ОКБ-156 и ВВС предложили улучшить дальность за счет дозаправки, во исполнение чего появилось ПСМ от 20 мая 1960 года, согласно которому доработанный самолет надлежало представить на госиспытания уже в 1-м квартале 1961 г.
