Ведущим конструктором самолета «Т» назначили В. Гельприна. Для скорейшей реализации замыслов в конструкции новой машины заимствовали максимальное количество агрегатов и оборудования, установленных на Ан-10. Практически без изменений осталась кабина экипажа. Сохранили крыло, силовую установку, шасси, часть фюзеляжа и оперение. Дело дошло до того, что для грузового негерметичного отсека на Ан-12 первых серий использовали более тяжелую конструкцию герметичной средней части фюзеляжа пассажирского Ан-10.
Причина этого стала ясна после обнаружения письма Н.С. Хрущеву, подписанного, в частности, Д. Ф. Устиновым и П.В. Дементьевым 5 июля 1958 года. Из него следует, что
Унификация Ан-10 и Ан-12 достигла 86 процентов. Однако в ходе серийного производства этот показатель постепенно снижался, и называть Ан-12 модификацией пассажирского лайнера становилось все труднее.
Ан-12 предназначался для посадочного и парашютного десантирования личного состава войск и различных военных грузов, а также для перевозки раненых и крупногабаритных народно-хозяйственных грузов. Сохранив схему Ан-8, новая машина существенно отличалась от предшественника, главным образом, размерами грузовой кабины (высота — 2,4, ширина — 3, длина — 13,5 метра), позволявшими транспортировать, в частности, бронетранспортеры БТР-152, БТР-40, АСУ-57, автомобили ЗИЛ-157, 57-мм зенитную пушку, 122-мм гаубицу, 240-мм миномет. Ан-12 мог перевозить до 58 парашютистов и до 82 солдат с индивидуальными кислородными приборами. При полетах на высотах до 4000 метров допускалась транспортировка до 90 человек, не считая борттехника по авиационному десантному оборудованию (АДО).
Первые два самолета собирались в Иркутске комплексной бригадой специалистов завода № 39 и ОКБ-473.
Заводские испытания Ан-12 начались 1 декабря, и спустя 15 дней (16 декабря) 1957 года самолет «Т» (заводской № 7900101) впервые поднялся в воздух, пилотируемый летчиками-испытателями Я.И. Верниковым (ЛИИ) и Г.И. Лысенко (ОКБ-473). В состав экипажа также входили штурман П.И. Уваров, бортинженер И.М. Морозов, бортрадист М.Г. Юров и воздушный стрелок В.Г. Жилкин. Впоследствии к заводским испытаниям подключили вторую машину № 7900102.
Заводские испытания выявили ряд дефектов машины, включая неблагоприятное сочетание запасов боковой и продольной устойчивости. В результате пришлось изменить угол поперечного «V» концевых частей крыла. В первом полете с открытием грузового люка из-за деформации фюзеляжа от аэродинамических сил створки не стали на замки, и посадку пришлось выполнять с открытым люком. Фюзеляж в зоне грузового люка пришлось усиливать.
Спустя полгода после начала летных испытаний самолет собирались передать в НИИ ВВС, но 26 июня 1958 года он потерпел аварию при посадке на Центральном аэродроме им. М.В. Фрунзе, куда его отправили для показа высокому военному начальству.
На подходе к ВПП аэродрома, находящегося почти в центре Москвы, есть масса различных препятствий, требующих от пилотов зачастую проявления высокого мастерства. Так получилось и в этот раз. Командир корабля Г.И. Лысенко, заходя на посадку, выдерживал минимальную рекомендованную скорость планирования. На высоте 25 м над границей летного поля летчик убрал газ средних двигателей. Самолет, потеряв скорость, с небольшим правым креном грубо приземлился в 65 м от полосы. В результате разрушилась правая стойка шасси, погнуты лопасти воздушного винта четвертого двигателя, поврежден планер. Аварийная комиссия быстро разобралась с происшествием и сделала выводы, а самолет потребовал ремонта.