Одновременно с заменой моторов предложили установить вместо колес большого диаметра, к которым не существовало отечественной резины, парные тележки. Обе эти идеи впоследствии осуществили, но на первоначальном облике опытного АНТ-6 это еще не отразилось.
Он был в основном готов к 28 сентября 1930 г. 31 октября самолет подготовили к испытаниям, но из-за ряда дефектов они начались только 22 декабря. Первый полет, в котором машиной управлял экипаж М.М.Громова, чуть не закончился аварией — разболтались сектора газа, не имевшие надежной фиксации. В отчете потом написали: «Сектора ползают, механик поправляет». Всего к 20 февраля 1931 г. совершили 10 полетов, на колесах и на лыжах. Их итогом стала высокая оценка: «Самолет по своим летным данным — вполне современный тяжелый бомбардировщик, стоящий на одном уровне с лучшими иностранными самолетами». Можно даже сказать, что испытатели поскромничали — ни одна страна мира не имела самолета, подобного АНТ-6.
Конечно, не обошлось без недостатков. Рули признали недостаточно эффективными. Жалюзи водяных радиаторов самопроизвольно открывались и закрывались. После того, как крышки смотровых люков на крыле пару раз открылись в полете, их сняли совсем. Глушители моторов прогорали и трескались. Пожарная сигнализация срабатывала, вызывая ложную тревогу — потом выяснилось, что на датчики подтекала вода из расширительных бачков. Некоторые из мостиков, которые должны были выкидываться из передней кромки крыла для работы мотористов на земле, не открывались совсем, другие, наоборот, открывались, но в рабочем положении запирались весьма ненадежно и наступать на них было страшно. Весьма существенными являлись выявленные дефекты в конструкции амортизации шасси.
Машину рекомендовали к серийному производству, но потребовали внести в нее ряд существенных изменений. Основным из них стало применение моторов BMW VI. Кроме этого, НТК предписал изменить предусмотренные типы радиостанций и повторно заявил о необходимости смонтировать «подкрыльные башни по типу подфюзеляжной башни самолета Р-6». Последнее, правда, согласились отнести уже к головной серийной машине.
25 апреля 1931 г ЦАГИ выставил на испытания доработанный АНТ- 6 с моторами BMW VIE7.3 (730 л.с.). На нем нарастили вверх киль, изменили конструкцию элеронов, переделали костыль, немного увеличили рули высоты. При этом удалось устранить ряд ранее выявленных недостатков. Например, прикрыли полом шедшие ранее открыто через кабину бортмеханика тросы управления и бензинопроводы, усовершенствовали глушители. А пожарную сигнализацию просто сняли (что вызвало протест представителей ВВС). Переделки подняли вес пустого самолета на 340 кг. Винты теперь были деревянные типа ЦАГИ вместо стоявших ранее стальных американских, но тоже двухлопастные. С 29 апреля машина испытывалась в НИИ ВВС. Уже 1 мая ее гордо продемонстрировали в воздухе над Красной площадью, а 22 мая состоялся официальный показ бомбардировщика членам правительства. Они осмотрели его на Центральном аэродроме, а затем поглядели на короткий полет. За последний пилотов Козлова и Залевского начальник НИИ наградил «заграничными часами «Мозер» с секундомером» — очевидно, самолет произвел должное впечатление.
