После обкатки и устранения недостатков БА-3М направили на научно-испытательный полигон в подмосковную Кубинку для проведения испытаний, которые прошли с ноября 1938-го по январь 1939 года. Всего броневик прошел 2777 км, из них 1509 км по шоссе, 959 км по проселку и 336 км по целине.В отчете об испытаниях говорилось, что управление в основном мало чем отличалось от управления грузовиком ГАЗ-ААА, а при движении по разбитому щебенчатому шоссе и проселку отмечались сильные колебания передней части броневика на неровностях дороги и плохая обзорность пути при закрытом люке водителя, особенно при крутых поворотах. Среди недостатков главными были признаны слабая конструкция переднего моста и рессор из-за их перегрузки, плохая конструкция сидений, что вызывало утомляемость экипажа, а также ненадежность запоров дверей и люков («ненадежны, часто открываются, сильно изношены и несовершенной конструкции»). В целом работа бронемашины была признана ненадежной.
Бронеавтомобиль БА-27М, модернизированный бронерембазой № 2.
В заключении отчета было сказано следующее: «Модернизированный бронеавтомобиль БА-3 на шасси ГАЗ-ААА обладает лучшей тактико-технической характеристикой по сравнению с БА-3 на «Форд-Тимкен».
Испытанный бронеавтомобиль за исключением вооружения не отвечает требованиям, предъявляемым к современным бронеавтомобилям.
При наличии большого парка бронеавтомобилей на шасси «Форд-Тимкен» требующих модернизации, перестановка корпусов на шасси ГАЗ-ААА вполне целесообразна при усилении переднего моста рамы шасси и устранении недостатков связанных с бронекорпусом.
Модернизированный бронеавтомобиль может быть принят на вооружение РККА.
Учитывая недостаточную прочность и пулестойкость броневого корпуса считаем, что использование модернизированного бронеавтомобиля возможно:А) Для учебных целей.
Бронеавтомобиль БА-27М, вид сзади. Зима 1938 года. На месте кормового поста управления установлен бензобак (АСКМ).
Б) в боевых условиях лишь с учетом конкретной обстановки и возможности выполнения возлагаемых задач по броне».
БАИ-М испытывался на НИБТ полигоне с января по март 1939 года, пройдя 3120 км (1743 по различным шоссе, 1047 км по проселку и 33 км по целине). Выводы были следующие:
«1. Основная цель всех испытаний бронеавтомобиля заключалась в выявлении возможностей использования старых бронекорпусов БАИ на шасси «Форд-Тимкен» с последующей перестановкой их на шасси ГАЗ-ААА.
2. За проведенные пробеговые испытания… модернизированный БАИ показал удовлетворительную техническую и оперативную скорости и проходимость.
3. Монтаж и демонтаж бронекорпуса на шасси ГАЗ-ААА особых трудностей не вызывает. Крепление бронекорпуса к раме прочно, дефектов и неисправностей в креплении за время испытаний не было.
4. Качество сварных швов бронекорпуса недостаточное вследствие имеющихся включений, непроваров и образовавшихся трещин.
5. Существенным недостатком БАИ является ненадежность переднего моста вследствие перегрузки его против автомобиля ГАЗ-ААА. Данный дефект должен быть устранен.
6. Сравнивая модернизированный БАИ с БА-6 и БА-10 на шасси ГАЗ-ААА необходимо отметить, что БАИ уступает им и по мощности огня, и по стойкости брони. Учитывая имеющийся парк бронеавтомобилей на шасси «Форд-Тимкен», после устранения недостатков использование БАИ в РККА возможно:
а). Для учебных целей.
б). В боевых условиях может быть использован лишь с учетом конкретной обстановки и возможности выполнения задач по броне и вооружению».
Однако еще до начала испытаний БА-3М и БАИ-М АБТУ РККА приняло решение о модернизации всего парка бронемашин на шасси «Форд-Тимкен» – БАИ, БА-3 и Д-13. В качестве исполнителя помимо бронерембазы № 6 выбрали уже имевшую опыт подобных работ бронерембазу № 2, куда 29 октября 1938 года поступили необходимые чертежи и документация. Первые модернизированные БА-3М и БАИ-М поступили в войска уже в октябре 1939 года, а к лету 1940 года модернизация всего парка бронемашин БА-3 и БАИ была завершена. В отличие от БА-27М, БА-3М и БАИ-М, автор не располагает информацией об аналогичной модернизации бронеавтомобилей Д-13, но можно предположить, что она также была проведена.