После всех проведенных доработок «Самолет-Звено-1» допустили к Госиспытаниям. 20, 21, 22, 29, 31 мая, 5, 14, 15 июня 1932 г. было выполнено 9 испытательных и контрольных полетов с отцепкой истребителей в воздухе. На 10 июня запланировали перелет по маршруту Монино-Киев-Монино с максимальным полетным весом. По плану, ТБ-1 должен был прилететь в район Киева, выпустить истребители, сбросить 1000 кг бомб и вернуться в Монино. Однако сильный встречный ветер заставил произвести расцепку в районе Брянска. Впрочем, это не повлияло на положительный отзыв об испытаниях.
На заключительном этапе Госиспытаний, 14 июня, произвели отцепку одного из двух истребителей. В целом, эти испытания продемонстрировали высокую надежность всех механизмов (не выявлено ни одной неисправности). Был отмечен и другой немаловажный факт: «Необходимые навыки для пользования СЗ-1 не требуют высокой квалификации». Как и рассчитывал Вахмистров, наличие истребителей позволило СЗ-1 продемонстрировать перед обычным ТБ-1 преимущества в ряде летных характеристик. Например, при одинаковой нагрузке потолок увеличился на 500-600 м, длина разбега уменьшилась на 150-200 м. Но самым главным для Вахмистрова стало то, что положительную оценку получило самое главное качество системы – применение истребительного охранения при действиях тяжелого бомбардировщика в глубоком тылу противника. Военные испытатели посчитали «самолет-звено» значительным достижением, и для оценки его тактических и эксплуатационных особенностей предлагали построить эскадрилью СЗ-1.
Год спустя в самолет-звено оборудовали ТБ-1 № 678 + два И-4 №№ 1533 и 1583. Истребители оснастили новыми замками отцепки, нижние крылья не снимались. Дополнительная амортстойка на ТБ-1 была выполнена по типу костыля ТБ-3. Войсковые испытания велись на Кричевицком аэродроме в июне-июле 1933 г. Экипаж ТБ-1 состоял из командира корабля Стефанов-ского, второго пилота Вахмистрова, инженера-монтажиста Морозова, борттехника Никитина. Левым истребителем управлял В.К. Коккинаки, правым – В.А. Степанчо-нок. Испытания вновь оценивались положительно. После произведенных доработок техника отрыва истребителей упростилась. Старт с аэродрома происходил на скорости 130 км/ч при полетной массе 9600 кг, время взлета составило 12 с. В полете самолет был устойчив, допускал виражи до 60°. За 5 полетов были оттренированы два новых пилота на И-4 и 3 командира ТБ-1. 5 июля командир авиабригады НИИ ВВС А. Залевский подписал следующее заключение: «Самолет 3-1 с вышеуказанными переделками вполне годен к эксплуатации в строевых частях ВВС РККА».
