Создание АНТ-4 сопровождалось многочисленными нехватками, и за копирование чертежей в отчаянный момент пришлось усадить даже кладовщика В. Ильина. Тем не менее, в основном, самолет закончили в соответствии с оговоренными в договоре сроками. 11 августа 1925 г. в стене второго этажа сделали пролом, через который по специальному помосту спустили во двор центральную часть фюзеляжа и другие агрегаты. Пролом впоследствии заделали, однако его следы были видны в течение последующих восьми десятилетий.
Ночью, когда Москва затихла, части аппарата перевезли на Ходынку. Сборка, отладка систем и устранение недоработок отняли чуть более двух месяцев. К тому времени на аэродроме появился 2Б-Л1, который 15 ноября 1925 г. впервые поднял в воздух летчик Я.Г. Пауль. АНТ-4 в первый полет отправился под управлением А.И. Томашевского 25 ноября. Оценки испытателей этих двух машин, в общем, оказались благоприятными. Однако самолет авиазавода № 1 представлялся уже устаревшим, поэтому интерес к нему скоро пропал. АНТ-4 – наоборот, даже внешним видом радовал глаз и, по общему мнению, был расчудесен. О нем в специальном докладе ЦАГИ говорилось: «Аппарат специального назначения под два мотора Нэпир по 450 л. с. является одним из первых по величине в мировом масштабе, аппарат целиком металлический. В настоящее время идут испытания, первый полет, по отзывам летчика, дает полную уверенность в хороших летных свойствах машины».
После окончания заводского тестирования приемочная комиссия санкционировала передачу АНТ-4 Научно-опытному аэродрому (НОА) – предшественнику НИИ ВВС. Там до 25 марта 1926 г. самолет прошел сдаточные испытания. По заключению комиссии НОА, все основные требования по части летных характеристик были выполнены, однако для улучшения эксплуатационных качеств требовалось произвести ряд изменений, в частности доработать проводку управления.
С 11 июня по 2 июля 1926 г. прошли Государственные испытания АНТ-4. После их окончания комиссия из представителей ЦАГИ, Научно-технического комитета ВВС и НОА сделала заключение: «В отношении летных качеств самолет является ценным. Развитие типа желательно продолжать, но, чтобы самолет удовлетворял требованиям бомбовоза, в дальнейшем необходимо предусмотреть: двойное управление, обеспечение огневой защиты, установку соответствующего оборудования и вооружения». По отзыву летчика А.И. Томашевского, АНТ-4 – «это в буквальном смысле первоклассный самолет, по своим летным качествам навряд ли имеющий себе равного за границей».
