Тогда за очень короткий срок были проведены Государственные испытания целого ряда самолетов, ставших впоследствии основными в ВВС СССР. Так, в 1959 г. были завершены Государственные испытания МиГ-21 Ф, В 1960 г. прошел Государственные испытания МиГ-21 Ф-13. В 1961 г. были завершены Государственные испытания перехватчика МиГ-21 ПФ, ведущие летчики С.А. Микоян, Л.Н. Петерин, М.С. Твеленев, B.C. Котлов. Кстати, летчик-испытатель B.C. Котлов в 1967 г. был направлен в командировку во Вьетнам для обучения вьетнамских летчиков тактике боевого применения истребителя МиГ-21 в варианте с пушечным вооружением. Пушечное вооружение на МиГ-21 установили силами специалистов НИИ ВВС, а во Вьетнам были отправлены не только люди, но и доработанный истребитель. Официально об участии B.C. Котлова в боевых действиях не сообщалось, но в воспоминаниях Г.А. Баевского, служившего в тот период заместителем начальника Института по летно-испытательной работе, присутствует интересная фраза: «…B.C. Котлов, который на месте убедительно показал результативность и эффективность проведенных доработок».
3 декабря 1958 г. начались испытания комплекса Т-З/К-51 (Су-9), которые продолжались до 15 мая следующего года. Государственные испытания завершились 9 апреля 1960 г. В проведении испытаний участвовал будущий космонавт Г.Т. Береговой и другие летчики-испытатели ВВС – Н.И. Коровушкин, В.Г. Плюшкин, Л.Н. Фадеев. Из-за большого количества недостатков и низкой зачетности, испытания проводились с перерывами в два этапа; всего выполнили 407 полетов, из которых зачетных – лишь 174. В одном из полетов в воздухе остановился двигатель, летчик В.Г. Плюшкин посадил Су-9 с неработающим двигателем на соленое озеро Баскунчак.
В 1960 г. начались и в 1962 г. были завершены государственные испытания более совершенного комплекса перехвата Су-1 1 (ведущие летчики: Б.М. Андрианов, В.М. Андреев, Н.П. Захаров, ПФ. Кабрелов, Э.Н. Князев); было выполнено 475 полетов. При .облете одного из первых серийных Су-11 на авиазаводе в Новосибирске произошел отказ двигателя. Летчик-испытатель Андреев ценой своей жизни предотвратил падение перехватчика на пригород Новосибирска.
B.М. Андрееву посмертно присвоено звание Герой Советского Союза.
С 18 марта 1961 г. по 13 июля 1 964 г. в Институте прошел испытания авиационно-ракетный комплекс ПВО на основе самолета Ту-128, было выполнено 799 полетов. На перехватчиках летали военные лет- чики-испытатели Ю.Рогачев, И.Лесников, Э.Князев, Г.Береговой, И.Довбыш, штурманы-испытатели Н.Мозговой, В.Малыгин, Г. Митрофанов и А.Хализов. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 апреля 1965 г. и приказом Министра обороны от 8 июня этого же года комплекс Ту-128 принят на вооружение.
Параллельно с испытаниями Ту-128 проходил испытания Як-28П (руководитель бригады В.Г. Орлов), выполнено 450 полетов, в том числе 120 зачетных.
Государственные совместные испытания знаменитого Су-7Б проводились в 1959 – 1962 г.г. Ведущими летчиками являлись В.Г. Иванов, П.Ф. Кабрелов, B.C. Котлов, П.Н. Белясник.
В период 1962 – 1965 г.г. 1-м управлением проводилась работа по показу новой авиационной техники членам Политбюро ЦК КПСС, Правительству страны, руководству вооруженных сил, а также оказание помощи авиационным частям в освоении новой техники.
В 1965 – 1972 г.г. в 1 -м управлении испытывались новые и модернизированные самолеты МиГ-21, Су-7, Су-15, Ту-128, МиГ-25. Работа по комплексу перехвата С-155 на базе МиГ-25 являлась в тот период наиболее приоритетной. Испытания с декабря 1965 г. проводила бригада под руководством Е.К. Лозового и Р.Г. Сидорина при участии летчиков-испытателей Г.А. Горового, А.В. Кузнецова, Н.В. Казаряна, C.А. Микояна, В.И. Петрова, Н.И. Стогова. Испытания завершили в 1970 г., было выполнено 699 полетов. ГСИ высотного сверхзвукового самолета оперативной разведки МиГ-25Р проводились в 1965 – 1969 г.г., летали А.С. Бежевец, И.С. Гудков, А.Д, Иванов, В.Г. Иванов, А.А. Манучаров, В.И. Петров, А.С. Михайленеко; выполнено 220 зачетных полетов. В 1970 г. на испытания поступил МиГ-25РБ, испытания проводила бригада К.М. Осипова, ведущие инженеры В.К. Ефимов, М.М. Семинихин и Г.П. Рыбалко провели работу по переучиванию на «РБ» летного состава, отобранного для командировки в Египет.