ВИТ-1 был готов к середине осени 1937 г., его первый вылет под управлением Чкалова состоялся 31 октября. 16 ноября при проведении третьего испытательного полета в передней штурманской кабине в воздух поднимался сам Николай Поликарпов. Позднее в испытаниях ВИТ-1 приняли участие летчики НИИ ВВС Байдуков и Громов. Наиболее важным направлением считались испытания пушек К-37, которые велись, в основном, на полигоне под Ногинском до 1939 г. Следует отметить, что ВИТ-1 изначально оценивался как опытный самолет, предназначенный для отработки конструкции,технологии и др. Еще до его первого полета в разработку пошел второй, более совершенный образец, основным внешним отличием которого стало двухкилевое вертикальное оперение. 29 июня 1937 г. Поликарпов подписал законченный эскизный проект самолета ВИТ-2, которому предстояло стать воплощением всех идей конструктора. В пояснительной записке к эскизному проекту ВИТ-2 перечислялись его возможные варианты использования:
– средний скоростной бомбардировщик с подвеской внутри фюзеляжа 800 кг бомб;
– пикирующий бомбардировщик с 900 кг бомб на внешней подвеске;
– штурмовик с вооружением из шести пушек, двух пулеметов и 300 кг бомб;
– дальний разведчик с мощным наступательным и оборонительным вооружением (4 ШВАК);
– истребитель крупных наземных и воздушных целей (2К-37, 2ШВАК);
– самолет сопровождения тяжелых бомбардировщиков.
ВИТ-2 предполагалось широко использовать в различных перегрузочных вариантах, в том числе в варианте торпедоносца. Запас прочности конструкции, равный 12, позволял выполнять все фигуры высшего пилотажа и сбрасывать бомбы в отвесном пикировании. Для обороны задней полусферы Поликарпов выбрал 20-мм пушку LLJВАК в кормовой установке, полагая, что если ВИТ-2 будет атакован истребителями с пушечным вооружением, то огонь будет вестись с дальних дистанций, и пулеметная турель окажется бесполезной. Здравые соображения Поликарпова подтвердились в ходе Великой Отечественной войны, когда советские бомбардировщики, вооруженные пулеметами ШКАС, зачастую не могли поразить немецкие истребители, обстреливающие их со значительных дистанций. Ограниченные углы обстрела кормовой установки ВИТ-2 не могли считаться существенным недостатком: было ясно, что атакующие истребители если и будут иметь преимущество в скорости, то незначительное, и их атаки будут происходить на догоне с малыми курсовыми углами. Люковые установки для обстрела нижней полусферы, по мнению Поликарпова, были не просто малоэффективны, а даже бесполезны, ибо один стрелок не мог полноценно управлять сразу двумя оборонительными установками. Вводить же дополнительного стрелка люковой установки при такой плотной компоновке самолета представлялось затруднительным.
