В МБР-2-М-103 переоборудовали одну из серийных летающих лодок, которая уже в ноябре 1939 г. была передана на совместные летные испытания. Они проходили в два этапа: с 14 по 27 ноября 1939 г. в Таганроге, а затем с 27 ноября по 19 февраля 1940 г. в Севастополе. Ведущим летчиком-испытателем был к-н И.М.Сухомлин. Кроме него, в экипаж входили штурман ст. л-т Данилов и бортгехник воентехник 1 ранга Алферов. Всего на МБР-2-М-103 выполнили 50 полетов с общим налетом в 35 ч 30 мин.
По результатам испытаний было отмечено, что самолет обладает лучшими характеристиками, чем серийные МБР-2, превосходя их по максимальной скорости, скороподъемности, потолку и некоторым другим характеристикам. Отмечалось, что эксплуатация МБР-2-М-103 не имеет особых отличий от МБР-2-АМ-34НБ и не требует новых средств оборудования гидроаэродромов. Пилотажные характеристики самолета также сильно не изменились, но испытатели указали, что для управления им требуется больше внимания, особенно на взлете, виражах, планировании и при разворотах. Мореходность МБР-2-М-103 не изменилась. Запуск М-103 оказался значительно легче, чем АМ-34НБ, особенно при низких температурах. Однако винтомоторная группа была не доведена (сказались сжатые сроки создания самолета). В частности, в отчете указывалось, что «узким местом в процессе проведения испытаний бьто охлаждение масла». Высказывалось пожелание выполнить протектирование бензиновых и масляного баков, предусмотреть аварийный слив горючего в полете и обеспечить летчику возможность запускать двигатель самостоятельно, без помощи борггехника или стрелка-радиста. Особое внимание военные обратили на то, что из передней стрелковой точки прицельная стрельба возможна только до скорости 210 км/ч, а при дальнейшем разгоне сильный скоростной напор «отрывает стрелка от оружия, что делает невозможным вести прицельную стрельбу». Таким образом, на максимальных скоростях гидросамолет оказался незащищенным в передней полусфере.
Выводы, сделанные военными по результатам испытаний, были двоякими. С одной стороны, отмечались положительные моменты, связанные с установкой более мощного двигателя, особенно для МБР-2ВУ. С другой – констатировалось, что все это слишком мало и слишком поздно. Заключение гласило:
«1. Самолет МБР-2 -М-103 по своим максимальным скоростям не вполне удовлетворяет современным требованиям к ближнему разведчику и легкому бомбардировщику, поэтому не может быть рекомендован в серию.
