В начале 1960 г. усовершенствованные ракеты были представлены на совместные испытания, в ходе которых в качестве целей на этапе облетов использовались пилотируемые МиГ-19, Ту-16, Ил-28 и новейшие по тому времени МиГ-21 и Т-3 (Су-9), а при проведении фактических пусков – беспилотные мишени на базе МиГ-17 и Ил-28. В августе испытания завершились подписанием акта № 40 ГК НИИ ВВС с рекомендацией о принятии К- 13А на вооружение совместно с самолетом МиГ-21.
Испытания велйсь на самолетах Е- 6Т, опытных перехватчиках Е-7/3 и Е- 7/4, а также на одной из первых "спарок" Е-6У/2. Привлекался к летной отработке и Е-6В/2, что закончилось драматически. На взлете произошел взрыв левой подвески, но летчик успешно катапультировался.
Первым серийным носителем К-13 стал МиГ-21Ф-13, сохранивший, хотя и в наполовину урезанной комплектации, пушечное вооружение от МиГ-21Ф – машин первых серий. Уже в июле Горьковский завод № 21 выпустил первую серию ракетоносцев. Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 27 октября 1960 г. № 1133-476 этот самолет был принят на вооружение. Характеристики основного вооружения МиГ-21 – ракеты К-13, при этом не определялись, так как работы по ее усовершенствованному варианту К-13А с требуемым диапазоном дальностей еще продолжались, притом с задержкой по отношению к плановым срокам. Постановлением также предписывалось ускорить работы по перехватчику МиГ-21 ПФ.
Еще в конце 1960 г. для проведения испытаний ракет был выделен один из двух опытных перехватчиков МиГ-21 П – Е-7/2. Летчиком – испытателем назначили П.М. Остапенко. Так как перехватчик и так уже был перегружен размещением весившего треть тонны радиолокатора РП-21 (ЦД-30Т), при установке ракет пошли на полную ликвидацию пушечного вооружения. По Постановлению Правительства от 24 января 1961 г. наряду с указанием на необходимость ускорения работ по усовершенствованному варианту К-13 разрешалось в первом полугодии продолжить приемку ракет со старым газогенератором. К июню 1961 г. провели 32 пуска усовершенствованных ракет, в ходе которых сбили пять МиГ-17 и один Ил-28. В конце месяца Государственные испытания завершились.
При официальном принятии на вооружение МиГ-21 ПФ Постановлением от 2 марта 1962 г. №229-1 1 I были определены и основные характеристики К-13А, получившей наименование Р-3С ("ракета третья – самонаводящаяся"), в частности, дальность пусков от 1 до 7,6 км, высота целей – до 21,5 км, ракурсы пусков в задней полусфере до 3/4 в горизонтальной плоскости и до 1/4 – в вертикальной.
