На самолетах стояли двигатели РД-10, собранные на заводе № 26 из деталей Jumo-004В1 немецкого производства. Несмотря на тщательный контроль при сборке, ТРД нарабатывали в лучшем случае около 16 часов при ресурсе 25 часов. За время государственных испытаний на истребителях заменили три двигателя. Неудовлетворительная их работа, к тому же ограниченная 10 минутами на номинальном режиме, не позволяла определить летные характеристики во всем диапазоне высот полета. Непрерывный набор высоты на режиме максимальной скороподъемности допускался лишь до высоты 8370 метров, а ее максимальное значение не превышало 10 км, хотя по расчетам в запасе имелось около 3000 метров.
Очень неудобным в эксплуатации оказалось шасси с хвостовым колесом, приводившее к вибрации руля поворота и повреждению камнями рулей высоты при пробе двигателя. Газовая струя разрушала поверхность аэродрома, а при длительной рулежке по заснеженному полю приводила к обледенению нижней обшивки горизонтального оперения.
Все это требовало доработок. Заказчик пожелал установить новое шасси с носовым колесом и переделать горизонтальное оперение (впоследствии доработали вторую серийную машину), а для надежной работы двигателя при отрицательных перегрузках установить специальные топливные баки. Для увеличения дальности радиосвязи в НИИ ВВС однолучевую антенну заменили двухлучевой.
Несмотря на недостатки, в заключении акта по результатам государственных испытаний, утвержденного в мае 1947 года, отмечалось:
Согласно декабрьскому 1946 года Постановлению правительства и последовавшему за ним приказу МАП промышленности предписывалось изготовить и передать ВВС 50 истребителей Як-15. Из них 25 – в боевом варианте и 25 – в тренировочном с сокращенным вооружением и двойным управлением. Однако для МАПа этот заказ оказался не по плечу, и в январе 1947 года заместитель министра авиационной промышленности П. В. Дементьев обратился к главному инженеру ВВС И. В. Маркову с просьбой о выпуске самолетов без вооружения и с сокращенным составом оборудования. В своем обращении он писал: