Испытания проводились весьма интенсивно — за три месяца осуществили 34 полета (в том числе один по замкнутому маршруту протяженностью 2074 км над Азовским морем) с общим налетом 43 ч 35 мин.
Однажды во время полета для отработки системы управления на высоте 5000 м возник флаттер оперения. Самолет затрясся, перестал слушаться рулей направления, стали разрушаться трубы обогревателей, аккумуляторную батарею вырвало из гнезд крепления, связь с землей и по СПУ прекратилась.
Некоторые члены экипажа, видя катастрофическую ситуацию, приготовились покинуть самолет. Только мужество М.В. Цепилова и его летное мастерство спасли опытную машину. Чудом ему удалось посадить гидросамолет на воду. Когда к нему, качавшемуся на волнах в полусотне километров от гидробазы, подошел катер, все находящиеся на его борту увидели вместо рулей направления висящие на килях бесформенные остатки конструкции.
Как удалось выяснить, причиной флаттера стал триммер левого руля направления, у которого в полете срезался болт тяги. Позднее триммеры заменили пружинными сервокомпенсаторами оригинальной конструкции.
Кроме Цепилова, 16 и 17 сентября самолет облетали заместитель начальника отдела боевой подготовки штаба авиации ВМС подполковник Н.Ф. Пискарев и командир авиаполка ВМАУ подполковник А.М. Ситнов. По их мнению, самолет в пилотировании оказался прост и доступен для рядового морского летчика, однако нарекания вызвали конструкция фонаря кабины, затрудняющая обзор, неудобные педали и отсутствие противообледенительных устройств на несущих плоскостях, что исключало полеты в сложных метеоусловиях.
Кроме того, оборонительное вооружение самолета было признано недостаточным, а без радиолокационной станции морской разведчик в те годы представлялся уже явным анахронизмом. Поэтому одновременно с испытаниями Бе-6-2-АШ-73 согласно Постановлению СМ СССР № 2051-803 от 12 июня 1948 г. разрабатывался и строился его вариант с усиленным вооружением, новым оборудованием и возможностью размещения на борту группы десантников. В документах ОКБ эта машина именовалась «гидросамолет транспортный и разведчик Бе-6ТР».
Параллельно на базе Бе-6ТР прорабатывался третий вариант самолета — амфибия Бе-10 (первый самолет ОКБ с таким названием), основным отличием которой было трехстоечное убирающееся шасси. Главные стойки шасси убирались в борта лодки, при этом колеса закрывались щитками лишь наполовину. Спаренные носовые пневматики убирались в нишу носового отсека лодки, закрывающуюся створками.
В остальном компоновка самолета, вооружение и оборудование соответствовали Бе-6ТР. Работы по Бе-10 не вышли за стадию эскизного проекта, так как все силы ОКБ были сконцентрированы на доводке и совершенствовании конструкции Бе-6.
Поздней осенью 1947 г. завершилось строительство макета Бе-6ТР, и с 10 по 13 декабря его придирчиво изучала макетная комиссия. В отличие от исходного варианта, на самолете все пулеметы заменялись на 20-миллиметровые пушки Березина Б-20Э, устанавливалось новое специальное оборудование и РЛС «Галс» с антенным блоком в носу лодки. Это название фигурировало в документах макетной комиссии. Позже его применили к трансляционной станции, установленной на первом Бе-6М. Кроме того, менялась конструкция центроплана, хвостовой части лодки, фонарей кабины пилота и штурмана.
На несущие плоскости решили установить противообледенительную систему типа НИИРП. Чуть позже, с учетом опыта полетов на первом Бе-6, основательно перекомпоновали кабину на Бе-6ТР, изменив остекление, вместо аварийных бортовых дверей появились люки в верхней части фонаря кабины. Экипаж увеличился до восьми человек, поскольку в его состав вошел оператор РЛС.
Для уменьшения длины кабелей от антенны к основным блокам РЛС рабочее место оператора разместили ближе к носовой части лодки.
Бе-6ТР был закончен постройкой зимой 1949/50 гг. и передан на заводские летные испытания, которые проходили в Поти на базе 82-й ОМДРАЭ ВВС ЧФ (Отдельная морская дальняя разведывательная авиационная эскадрилья) и в Таганроге. В состав экипажа входили ведущий летчик-испытатель М.В. Цепилов, летчики-испытатели В.Ф. Соколов и А.А. Кукушкин, бортмеханики Д.Я. Чернецкий и С.И. Кондратенко, бортрадист П.Ф. Кирьянов, стрелок-радист В.П. Голев. Ведущим инженером по испытаниям был И.Г. Козельский.
В своем заключении М.В. Цепилов написал: «…Опытный гидросамолет транспортный и разведчик с двумя моторами ALU-73 по летно-пилотажным качествам доступен для эксплуатации его рядовым морским летчиком.
Гидросамолет по сравнению с другими типами гидросамолетов, например «ГСТ» и «Каталина», имеет преимущества по:
а) простоте управления самолетом, б) мореходности, в) устойчивости, г) безопасности полета на одном моторе, д) простоте взлета и посадки, е) неутомляемости экипажа при длительном полете, ж) вооружению самолета, з) универсальности применения…»