Государственные испытания Ан-26 (ведущий летчик от НИИ ВВС И.Я. Марков, от ОКБ — В.А. Богданов) начались в сентябре 1969-го и завершились через год 21 сентября. За это время на двух машинах было выполнено почти 260 полетов продолжительностью свыше 430 часов. В испытаниях участвовали также летчики НИИ ВВС А. Боыксин и М.Л. Попович. В мае 1970 года в филиале НИИ ВВС в Чкаловской был один Ан-26 (хвостовой № 99), который не только участвовал в летных испытаниях, но и перевозил служебных пассажиров. Так что можно смело считать, что эксплуатация этой машины в ВВС началась весной 1970 года.
В ходе испытаний обнаружилось, в частности, что крейсерская скорость самолета меньше заданной на 15 км/ч, выявились дефекты и в конструкции грузовой рампы. Отмечались и другие недостатки, требовавшие устранения в ходе серийного производства.
В «Акте по результатам совместных государственных испытаний» отмечалось, в частности, что расширены транспортные возможности Ан-26 по сравнению с Ан-24Т со взлетной массой 21 тонна. Обеспечена транспортировка боевой техники, в том числе самоходных установок АСУ-57, автомобиля ГАЗ-69, 120-мм минометов, самодвижущейся пушки СД-85 и др. Почти в полтора раза возросла практическая дальность полета при транспортировке людей и грузов и практический радиус при парашютном десантировании. Там же говорилось, что «пилотирование самолета при десантировании одиночного груза, группами и серией общей массой до 4650 кг сложности не представляет. По технике пилотирования Ан-26 доступен для летчиков средней квалификации».
В 1972 году Ан-26 разрешили эксплуатировать с грунтовых и заснеженных аэродромов с прочностью грунта не менее 6 кг/см2
, а с заснеженных площадок при толщине неукатанного снега до 20 см.Проверили Ан-26 и в варианте бомбардировщика, предусмотрев на фюзеляже четыре балочных держателя БДЭ-34 на пилонах и прицел НКПБ-7, используемый также и при воздушном десантировании. Ан-26 позволял применять 500-кг авиабомбы, перевозить на внешней подвеске различные грузы. Естественно, это снижает горизонтальную и вертикальную скорость машины, но на характеристики устойчивости и управляемости не влияет.
В то время как на самолетах Ан-24 реактивный двигатель РУ19-300 используется лишь на взлете, на Ан-26 взлет возможен и с использованием только ТВД, но при весе не более 20 700 кг.
Не дожидаясь окончания государственных испытаний, в 1969 году Ан-26 запустили в серийное производство на авиационном заводе в Киеве и по 1985-й построили 1402 (по другим данным — 1398) машины. Из них 564 поступили в различные силовые ведомства Советского Союза, 420 (по другим данным — 415) — на экспорт, а остальные — в гражданскую авиацию. С 1972 года Ан-26 начали эксплуатироваться в авиатранспортных подразделениях предприятий МАПа.
В 1971 году второй опытный Ан-26 впервые продемонстрировали на авиационно-космическом салоне в Париже. Иностранные специалисты особенно интересовались конструкцией грузовой рампы. Тогда же в НАТО самолету присвоили кодовое имя Curl, что в переводе означает «Спираль».
Требование заказчика повысить грузоподъемность машины привело к созданию двигателя АИ-24Т/ВТ взлетной мощностью 2820 э.л.с. Эти двигатели и по сей день устанавливаются на Ан-26. Увеличение их мощности достигли повышением степени сжатия воздуха в компрессоре с 7,55 до 7,65. При этом остались неизменными температура газа перед турбиной 1070 градусов по шкале Цельсия и сухой вес, удельный расход топлива снизился до 0,256 кг/л.с.ч.
Первый серийный вариант самолета Ан-26А предназначался для военных и только для посадочного десантирования. Затем для ВВС создали учебно-штурманский самолет
AH-26LU, рассчитанный на обучение десяти курсантов с полным комплектом навигационного оборудования, ретранслятор Ан-26РТ и самолет радиоэлектронного противодействия Ан-26РЭП. Кроме этого выпускался Ан-26С «Салон» — штабной вариант на двенадцать пассажиров.
Для гражданских эксплуатантов разработали Ан-26Б. Его испытания начались в 1974-м, и два года спустя после завершения контрольных испытаний в ГосНИИ ГА Аэрофлот приступил к грузовым перевозкам. На базе Ан-26Б созданы варианты «Циклон» и «Погода», предназначенные для вызывания искусственных осадков.
За годы серийной постройки (1969–1985 гг.) выпущено 1402 самолета.
В настоящее время самолеты этого типа переоборудуются в пассажирские (в том числе и для VIP-персон) и грузо-пассажирские варианты Ан-26Б-100 на авиаремонтном заводе в Киеве.
Медицинские Ан-26М «Спасатель» — летающий госпиталь, предназначен для экстренной медицинской помощи пострадавшим от стихийных бедствий и в вооруженных конфликтах.