Опасения Главного конструктора в ближайшее время подтвердились. Пересылка документации, всевозможные согласования, поездки, на которые уходило драгоценное время, значительно затягивали срок готовности первой опытной машины. В конце 1937 г. Поликарпова назначили Главным конструктором авиазавода №156. Этот завод, известный ранее как ЗОК ЦАГИ, был детищем и вотчиной А. Н.Туполева. После ареста Туполева туда перевели КБ Поликарпова и еще несколько конструкторских коллективов. Например, на ЗОК ЦАГИ работало и строило свой вариант «Иванова» КБ П.О. Сухого.
Переехав, поликарповское КБ продолжило постройку своего «Иванова» на новом месте. 29 февраля 1938 г. из Горького в Москву на территорию завода №156 доставили законченный фюзеляж самолета. В течение последующего месяца, однако, работа не велась – был занят сборочный цех, не хватало рабочих. Да и могло ли быть по другому, когда обстоятельства свели под одной крышей не столько соратников, сколько конкурентов.
Тем не менее, «Иванов» Н.Н. Поликарпова был построен к заданному сроку – 25 июля 1938 г. 2 августа летчик-испытатель Томас Сузи пробовал рулить на новом самолете, а 3 августа впервые поднял его в воздух. Во втором полете на посадке было повреждено шасси, и ночью машину перевезли обратно на завод.
Тем временем, на аэродром доставили «Иванов» Сухого, который поднялся в воздух 25 августа под управлением Михаила Громова. В дальнейшем работа П.О. Сухого получила обозначение СЗ (Сталинское задание); под этим скромненьким обозначением три опытных экземпляра с успехом прошли все испытания. И именно суховский «Иванов» был растиражирован в серии под обозначением Су-2.
«Иванов» Немана достроен не был. При установке двигателя М-62 на уже имеющийся разведчик Р-10 получался самолет, вполне вписывающийся в требования, предъявляемые к «Иванову». Второй причиной стал арест самого конструктора Немана, которого постигла участь многих специалистов того времени. Доработку Р-10 под двигатель М-62 провел конструктор Дубровин, самолет получил обозначение ХАИ-52, но серийно не строился.
«Иванов» Поликарпова вернулся на аэродром через месяц после августовской поломки. Недоделок на нем по-прежнему оставалось немало, после каждого полета машину поднимали на козелки и пытались доводить. Не задерживались на самолете и прикрепленные летчики-испытатели – 2 сентября слетал Чкалов, 9 сентября военный испытатель Шевченко, 15 сентября летчик Рыбко из ЦАГИ, 4 ноября испытатель Сахранов. Полеты продолжались до декабря включительно. Если не обращать внимания на технические неисправности, постоянно возникавшие при проведении испытаний, то отзывы о самолете в целом были положительные. Вот некоторые из них: «Самолет, с точки зрения пилотирования, простой и производит хорошее впечатление в полете», – Сузи; «Самолет в воздухе ведет себя нормально»,- Чкалов; «Самолет простой в управлении, достаточно устойчив, усилия на ручку нормальные», – Рыбко; «Посадка мягкая, тенденций к сваливанию машина не имеет»,-Сахранов.
15 декабря 1938 г. размеренное течение испытаний прервалось. В тот морозный декабрьский день при испытании нового истребителя И-180 конструкции Поликарпова погиб Чкалов. Все полеты были немедленно прекращены. В последующие дни никто не решался выпустить в полет самолет Поликарпова. 25декабря было принято решение вернуть машину на завод для доделок и проведения текущего ремонта.
Два последующих месяца самолет находился на территории завода №156. За это время его переставили с колес на лыжи, установили новый двигатель М-бЗР. Этот редукторный двигатель с удлиненным валом был изготовлен в нескольких опытных экземплярах и на тот момент оставался еще достаточно сырым. Поликарповский «Иванов»оказался одним из немногих самолетов, на которые ставился М-63Р.
16 февраля 1940 г., когда транспортная команда готова была перевести самолет на аэродром, выяснилось, что ехать, собственно некуда. Все испытательные полеты на Центральном аэродроме, в просторечье – Ходынке, прекращались. Летно-испытательная станция там ликвидировалась. 8-й отдел ЦАГИ в Раменском находился в стадии организации и принимать самолет на испытания отказался. Через неделю с цаговцами, наконец, договорились и «Иванова» отвезли на аэродром, ныне известный как аэродром ЛИИ в Жуковском.