В ноябре 1932 года макет И-14 предъявили соответствующей комиссии, а в следующем месяце военные утвердили тактико-технические требования к машине. В окончательном виде истребитель должен был летать со скоростью 375–400 км/с на высоте 5000 метров (посадочная – 90–105 км/ч), подниматься на эту высоту за 7–8 минут, иметь потолок 9000–10 000 метров и радиус действия – 250 км. Кроме этого, задавались длины разбега и пробега – 40 и 80 метров соответственно, а полезная нагрузка – 248 кг (нормальная) и 272 кг – перегрузочная.
Как всегда, главной задачей, стоявшей перед конструкторами, был выбор двигателя. Вначале рассматривался М-38 воздушного охлаждения, но в силу низкой надежности ставку сделали на 600-сильный высотный «Меркур» VS2 английской фирмы «Бристоль».
Его вооружение предполагалось из двух динамореактивных орудий АПК-11 калибра 37 мм и двух пулеметов ПВ-1.
Первый полет И-14 (с гофрированной обшивкой крыла, поскольку, не имея опыта, остереглись внедрять новинку), пилотируемого К.А. Поповым, состоялся 27 мая 1933 года. Самолет оказался очень строгим в управлении, требовавшим отточенных действий летчика. Заводские испытания, в ходе которых была достигнута рекордная для СССР скорость – 384 км/ч, и доводка машины, связанная, в частности, с обеспечением температурного режима работы двигателя, затянулись до 1934 года, и лишь 2 января ее на лыжном шасси (аэродромы тогда зимой не укатывали) передали на государственные испытания, но без вооружения, поскольку динамореактивные пушки АПК-11 к тому времени не успели довести до кондиции.
Ведущими в НИИ ВВС были летчики Т.П. Сузи и А.И. Филин. В заключении отчета по государственным испытаниям машины, завершившимся 28 февраля, в частности, отмечалось:
Постройку дублера И-14бис с мотором «Циклон» F3 компании «Райт» закончили 5 февраля 1934 года, и 13-го числа начались его заводские испытания. По сравнению с предшественником на дублере, кроме нового двигателя, изменили конструкцию крыла и шасси, установили пушки Курчевского АПК-11, а фонарь сделали закрытым, со сдвижным козырьком. В таком виде истребитель был предъявлен на государственные испытания.
8 мая начальник НИИ ВВС утвердил отчет о результатах испытаний динамореактивной пушки на истребителе И-14бис. В его выводах летчик-испытатель НИИ ВВС А.И.Филин и сотрудники КБ Туполева Б.В.Вахмистров, К.А. Попов и П.О. Сухой отметили:
Проводил эти испытания летчик П.М. Стефановский, написавший в своих воспоминаниях:
В ходе государственных испытаний И-14 продемонстрирован в полете на первомайском параде над Красной площадью. Ведущим летчиком на этом этапе был А.И. Филин. Самолет облетали И.Белозеров, К. Коккинаки и А. Чернавский.
В том же месяце самолет потерпел аварию, и лишь в августе (пока с динамореактивными орудиями) его повторно предъявили Управлению ВВС. Воспользовавшись паузой, в НИИ ВВС подготовили соответствующий отчет, утвержденный начальником ВВС РККА Алкснисом 19 мая. В документе, в частности, говорилось:
Но с серийным производством И-14 не спешили, поскольку к тому времени вопрос с пушечным вооружением не решили, а И-16 Н.Н. Поликарпова продемонстрировал отличные результаты.