Испытания машины № 0001, проходившие при участии летчика-испытателя В.Д. Хромова, штурмана Селиванова и инженера Свириденко, подтвердили несоответствие полученных летно-технических характеристик заданным. Первые же полеты на дальность показали, что она не превышает 6500 км с полной бомбовой нагрузкой и 9800 км с грузом бомб 5000 кг, при условии планирования с высоты 11 000-12 000 м и последующем полете по кругу с двумя работающими двигателями. В случае, если самолет заходил на посадку со всеми работающими двигателями, дальность не превышала 9620 км. Практическая же дальность с аэронавигационным запасом была 9500 км.
В заключении «Акта по результатам государственных испытаний…» отмечалось, что из всех летных характеристик опытного самолета М-4 постановлению Совета Министров СССР соответствуют лишь максимальная скорость полета на высоте 9000 м и крейсерская скорость при полете на максимальную дальность. Там же говорилось, что
Схема самолета М-4
В то же время в выводах отчета отмечалось, что при числах М, больших 0,81-0,82, самолет становится неустойчивым по крену, возникает обратная реакция от руля направления в канале крена. На больших углах атаки в полете с убранными шасси, закрылками и щитками самолет попадает в область продольной неустойчивости. Были велики усилия на штурвале от элеронов на малых и средних скоростях. Из-за деформации проводки управления при полете с выключенными гидроусилителями значительно возросли отклонения штурвала и педалей. А посадка в дождь из-за отсутствия видимости вперед через остекление кабины была невозможна.
Обнаруженные в процессе испытаний конструктивные недостатки устранялись на опытных и ранее выпущенных серийных машинах, одновременно текущие доработки внедрялись в текущее производство.
В полетах на дальность выяснилось, что бортовая радиостанция 1-РСБ-70 при работе с наземным передатчиком «Бункер» и радиостанцией Р-250 имеет дальность 3000–3850 км. Получается, что экипажи дальней авиации большую часть пути должны оставаться без связи с землей.
7 сентября 1954 года А.И. Шахурин, вернувшийся после смерти Сталина в МАП, писал в Бюро по машиностроению при Совете Министров СССР: