19 сентября макет все-таки утвердили и назначили ведущего летчика-испытателя. Однако двигатель П.Ф. Зубца так и не появился в заданные сроки. Чтобы не терять время на опытный экземпляр самолета, получивший индекс М-50А, в соответствии с февральским 1958 года приказом ГКАТ установили двигатели В. Добрынина ВД-7БА тягой по 11 000 кгс, те самые, что устанавливались на 3М. «Гонка» двигателей и наземная отработка всех систем самолета началась летом 1959 года на заводском аэродроме, а осенью М-50А расстыковали, погрузили на баржу и по Москва-реке отправили на доводочную базу ОКБ. Одновременно строился дублер самолета М-50Б с двигателями М16-17.
Подготовка к первому полету шла полным ходом, а тем временем в конце мая 1959 года начала работать макетная комиссия по самолету М-52, дальнейшему развитию М-50. Это, в общем-то, уже определило будущее М-50А как экспериментального самолета. В 1958 году приняли решение об освобождении ОКБ-23 от предъявления М-50 на государственные испытания и об использовании двух строящихся экземпляров самолета М-50 с двигателями ВД-7 и М16-17 для отработки будущего М-52.
Примерно в это же время предлагается проект «танкера» на базе самолета «50», предназначенного для дозаправки топливом в полете боевой машины на сверхзвуковой скорости и высотах не менее 10 000 м.
На базе М-50 по инициативе ОКБ осенью 1958 г. разрабатывались летающая лаборатория М-50ЛЛ для исследований ТРД, создававшегося на базе ТВД НК-12 и турбостартера ТС-12М, и беспилотный самолет-носитель М-51 для доставки ядерного боеприпаса. Практический радиус действия М-51 в зависимости от типа бомбы изменялся от 7000 км до 10 000 км при полете с крейсерской скоростью 1800 км/ч.
Началу летных испытаний предшествовали «полеты» на первом в стране тренажере тяжелого самолета, позволявшем «взлетать» и «преодолевать звуковой барьер».
В мае 1959 года начались рулежки бомбардировщика. 24 октября приказом МАПа для проведения летных испытаний М-50А назначили первого летчика Н.И. Горяйнова, второго летчика А.С. Липко, штурманами В.И. Иконникова и В.И. Милютина, бортинженером В.И. Щелокова, а ведущим инженером С.П. Казанцева. 27 октября, спеша к очередному юбилею Октябрьской революции, летчикам-испытателям Н.И. Горяйнову и А.С. Липко дали команду поднять М-50А в воздух. Первый полет продолжительностью 35 минут прошел успешно.
Впоследствии на М-50А установили внутренние двигатели ВД-7МА с форсажными камерами, а наружные оставили прежние – ВД-7БА.
О ходе летных испытаний рассказал бывший сотрудник ОКБ-23 С.А. Широкопояс: