Как бы там ни было, к концу ноября 1939 г. завершилась постройка первого опытного экземпляра И-26-1, а 13 января следующего года он впервые поднялся в воздух – раньше, чем истребители конкурентов. Но красивый моноплан оказался очень «сырым». Из-за постоянного перегрева масла замерить максимальную скорость и определить пилотажные качества не представлялось возможным. На машине неоднократно пришлось менять маслорадиаторы, три раза меняли мотор. На заводских испытаниях из 42 полетов 15 закончились вынужденной посадкой, а 43-й – катастрофой, в которой 27 апреля 1940 г. погиб летчик-испытатель Ю.И. Пионтковский. Причиной катастрофы, вероятнее всего, стала недостаточная прочность планера. Правда, последующая эксплуатация в строевых частях показала, что ферменная конструкция фюзеляжа является весьма прочной и способна выдерживать ударные нагрузки при грубых посадках поврежденных в бою машин, а также из-за ошибок раненых в бою или просто плохо обученных пилотов. Но вот крыло… На статиспытаниях носок крыла разрушился при 67% расчетной нагрузки. И хотя к моменту начала летных испытаний его усилили, все равно крыло оставалось слабым местом И-26. Тем не менее второй экземпляр И-26-2, начавший летать еще до катастрофы первого (23 марта) и имевший те же недостатки[
Государственные испытания И-26-2 проходил тяжело. Для того чтобы добиться искомого результата, приходилось идти на различные уловки – так, из-за постоянного перегрева масла полеты планировались на ранние или вечерние прохладные часы. Из программы испытаний исключили пикирование, выполнение фигур высшего пилотажа, штопор. Мотор мог работать на номинальной мощности не более 2,5-3 минут, поэтому «площадки» для определения максимальных скоростей выполняли после энергичного снижения. Благодаря таким ухищрениям удалось зафиксировать максимальную скорость 585,5 км/ч. В последующих экземплярах И-26 и серийных Як-1 этот показатель так и не был превзойден. В будущем, при разработке всех новых модификаций Як-1 и Як-7, требовалось, чтобы их скорость соответствовала И-26-2. А в то время серийные Bf 109Е развивали скорость 550 км/ч, а новый Bf 109F – и вовсе 620 км/ч…
Государственные испытания И-26-2 не выдержал. Они возобновились 13 октября 1940 г. уже на третьем опытном экземпляре И-26-3. На нем усилили планер, довели вооружение, улучшили систему охлаждения. Взлетная масса возросла на 100 кг. Эти доработки позволили провести испытания на пикирование, высший пилотаж, штопор, отстрел оружия, но… без замера скорости и скороподъемности! Так, путем «сложения» результатов, полученных на двух различающихся между собой экземплярах, вопреки всем канонам методики испытаний, было получено общее заключение «удовлетворительно». В акте тем не менее содержались серьезные претензии к винтомоторной группе (перегрев масла, плохая работа карбюраторов), шасси (невозможность уборки при наборе высоты), составу оборудования ^отсутствовала радиостанция, ночные посадочные средства, генератор, бензиномер). «Льготный» характер испытаний привел к тому, что многие его принципиальные недостатки пришлось устранять в ходе серийного выпуска и эксплуатации, а главный – перегрев масла, из-за которого ограничивалось время работы мотора на номинале, – удалось устранить лишь в сентябре 1943 г. на «дублере» Як-1М (втором опытном экземпляре Як-3).