13 и 25 июля летчик Смирнов установил два мировых рекорда, подняв грузы весом 1000 и 2000 кг соответственно на высоты 20 456 и 20 174 метра. Тогда же завершился этап заводских испытаний, и Як-25РВ передали в ЛИИ для исследований по специальной программе.
Несмотря на преемственность названия, Як-25РВ можно считать совершенно новым самолетом. По сравнению с Як-25Р изменили компоновку фюзеляжа. Двухместную кабину экипажа переделали в одноместную, перекомпоновали оборудование. Вместо стреловидного крыла с механизацией установили прямое удлинением 10 и без закрылков. Двигатели АМ-9 заменили на Р11В-300. Крыльевые опоры шасси стали убираться против направления полета. Стабилизатор сделали переставным, а систему управления элеронами, стабилизатором и разворотом передней опоры шасси – гидравлической. По правому борту сохранилось установочное место для пушки НР-23.
В состав оборудования входили, в частности, командная радиостанция РСИУ-3М (на некоторых машинах устанавливали РСИУ-4М), автоматический радиокомпас АРК-54М, ответчики СРО-2 и СОД-37М.
Из-за малого ресурса двигателей и неукомплектованности оборудованием НИИ ВВС принял самолет лишь со второго предъявления. Государственные испытания проходили с мая по август 1961 года. Ведущими на этом этапе были инженер Кулявцев и летчик П. Н. Белясник. Самолет облетали летчики-испытатели института В. Г. Иванов, Н. П. Захаров, В. С. Котлов, П. Ф. Кабрелев, Г. Т. Береговой, И. И. Лесников и В. Яцун.
В 1960–1961 годах летчик-испытатель ЛИИ Б. В. Половников проверил машину на прочность. В это же время Як-25РВ-1 использовали в качестве мишени при отработке комплексов перехвата Су-9–51, Т-3–8М и МиГ-21П-13.
Самолет, хотя и доступный в эксплуатации летному и техническому составу, обладал рядом недостатков, главные из которых были связаны с отсутствием воздушных тормозов и закрылков. Як-25РВ-1, не имевший светотехнического оборудования, антиобледенительной системы и не укомплектованный полным набором радиочастотного оборудования, мог эксплуатироваться лишь днем в простых метеоусловиях.
Самолет-цель никак не хотел совершать горизонтальный полет на высотах от 12 до 16 км с убранным шасси из-за большой тяги двигателей на режиме малого газа и ограничений по скорости полета. А выключать один из них было нежелательно, так как отсутствие кислородной подпитки не позволяло запускать их на высотах более шести километров.