В следующем месяце, 19 июня, первая машина поступила на государственные испытания в НИИ ВВС. Близкое знакомство с машиной, в частности, показало, что маслорадиатор перенесли в нижнюю часть моторного капота и увеличили емкость маслосистемы.
Спустя пять дней на аэродроме Чкаловская появился дублер «134Д» с большей дальностью. Запас горючего на нем увеличили с 825 до 1100 литров, установив в консолях крыла дополнительные бензобаки и предусмотрев подвеску на концах крыла двух несбрасываемых баков общей емкостью 332 литров. Для размещения консольных бензобаков с 1-й по 9-ю нервюры сделали рамными, из прессованных дюралюминиевых профилей.
Изменили компоновку маслосистемы, переместив маслорадиатор в нижнюю часть капота двигателя и установив дополнительный маслобак.
Самолет оборудовали аэронавигационными огнями, аэрофотоаппаратом АФА-ИМ для плановой фотосъемки, автоматом регулирования температуры головок цилиндров двигателя. Как и на Ла-9, истребитель первоначально оснащался фотопулеметом «Файрчальд». Впоследствии его стали заменять отечественным С-13, при этом фотопулемет размещали на правой стойке шасси или на козырьке фонаря кабины летчика.
Увеличившаяся продолжительность полета при сопровождении бомбардировщиков (свыше семи часов) потребовала установить дополнительный кислородный баллон, писсуар летчику, а на сиденье — регулируемые мягкие подлокотники и широкую мягкую спинку.
Изменилась и форма крыла в плане, из-за чего возросла средняя аэродинамическая хорда. В результате нормальный полетный вес возрос на 571 кг.
Для облегчения машины по сравнению с Ла-9 на самолете «134» сократили вооружение, оставив три пушки НС-23С, а боекомплект всех орудий — до 225 патронов. Но это мало помогло, и на самолете пришлось усилить шасси с установкой основных колес размером 660x200 мм (вместо 660x160 мм на Ла-9) с пневматиками высокого давления. Амортизатор хвостового колеса смонтировали на рычажной подвеске.
Ведущими по испытаниям в НИИ ВВС были инженеры А. Г. Чернявский (самолет «134»), Резников (самолет «134Д»), а также летчики А. Г. Терентьев и И. В. Тимофеенко.
Несмотря на все усилия специалистов в области аэродинамики, при неизменной мощности силовой установки не удалось уложиться в требования, заданные постановлением Совета министров СССР. Исключение составили лишь дальность и практический потолок. Достаточно сказать, что максимальная скорость у земли оказалась на 25 км/ч, а на высоте 6200 метров — на 6 км/ч меньше, чем требовалось по заданию.
За период испытаний, завершившихся 24 июля, обе машины совершили 71 полет общей продолжительностью 59 часов 13 минут. 10 июля 1947 года летчики И. М. Дзюба и В. И. Алексеенко выполнили два дальних полета. Один — на наивыгоднейшем режиме (скорость — 355 км/ч, высота — 1000 метров) по маршруту Чкаловская — Казань — Чкаловская — Дмитров — Орехово-Зуево — Чкаловская. Другой — на той же высоте, но со скоростью 473 км/ч по маршруту Чкаловская — Чебоксары — Чкаловская. Техническая дальность полета определялась из условия, что в полете по маршруту будут иметь место два воздушных боя продолжительностью по 10–16 минут (один бой в середине маршрута, второй — в конце маршрута). Имитация боев имела место на высотах 5000 и 7500 метров.
В облетах обеих машин принимали участие П. М. Стефановский, И. М. Дзюба, Л. М. Кувшинов, Д. Г. Пикуленко, В. И. Алексеенко и В. П. Трофимов. В своих донесениях они отмечали: