21 августа К-7 совершил первый полет по кругу. На месте командира самолета сидел М.А. Снегирев, место второго пилота занимал конструктор К.А. Калинин. На аэродроме присутствовали начальник ГУАП П.И. Баранов, командующий Украинским военным округом И.Э. Якир и известный летчик М.М. Громов. После взлета отказал серворуль, а затем нижний руль высоты; потом выяснилось, что лопнул трос. Руль свободно болтался, вызывая тряску самолета. Чтобы помочь летчику, Калинину тоже пришлось взяться за штурвал. Вдвоем они смогли развернуть машину. Конструктор предложил садиться в поле, но взлететь оттуда К-7 бы не смог; его пришлось бы разобрать и вывозить по частям. Снегирев все-таки сумел выполнить круг и приземлиться. Весь полет продолжался 12 минут. Летчик получил от Баранова благодарность, а конструктор – выговор.
Несмотря на краткость первого полета, выявили неэффективность рулей направления, перекомпенсацию серворулей, течи радиаторов, тряску хвостовых балок и неправильную регулировку моторов, приводившую к сильному дымлению. Почти месяц ушел на устранение дефектов. Поскольку было предположение, что трос перерезали вредители, после окончания рабочей смены машину пломбировали, а вокруг нее выставлялся караул красноармейцев.
13 сентября поступило распоряжение переделать опытный самолет в военный, а работы по пассажирскому варианту прекратить. В ноябре требовалось уже перегнать самолет в Москву и предъявить К-7 на государственные испытания как бомбардировщик. Калинин не укладывался ни в заданные сроки, ни в отведенные деньги.
Испытания возобновились 22 сентября. Далее после каждого полета следовали те или иные переделки. Еще через месяц, к 21 октября удалось довести до нормы работу серворулей. Их раскачивание исчезло, а усилия на органах управления находились в приемлемых для пилотов пределах.
Но в ноябре один из полетов чуть не закончился аварией. Отказал механизм поворота стабилизатора. На третьем заходе на посадку огромный самолет рухнул на землю с высоты около 9 м, но не разрушился, а подпрыгнул несколько раз и остановился. Машину спасли большие колеса низкого давления, погасившие удар. При осмотре в цепи привода стабилизатора нашли болт, мешавший ее перемещению. Но ОГПУ сочло это случайностью, а не диверсией. Существенных повреждений после падения К-7 не получил; ограничились заменой некоторых приборов и отдельных деталей.
Замеренные на испытаниях скорость и скороподъемность самолета оказались ниже расчетных. Скорость составляла 213 км/ч, практический потолок – Зб50 м. Дальность оценивалась в 2000 км. Калинин упорно старался их «дожать» до требований задания. Дату полета над мерной базой несколько раз переносили из-за плохой погоды. Наконец,.
21 ноября он состоялся. На борту гиганта находились 20 человек. На полном газу машина прошла первый створ. При высоких оборотах моторов и ранее наблюдался бафтинг хвостовых балок. По показаниям очевидцев, было слышно, как лопнула труба лонжерона левой балки. Ее разошедшиеся концы зажали управление рулем высоты. В 5 км от аэродрома К-7 клюнул носом и пошел к земле под углом около 40 градусов. При ударе сначала разлетелось шасси, затем машина ударилась носом фюзеляжа о землю. Шасси и переднюю гондолу подмяло под крыло. Начался пожар, взорвались бензобаки. Вся полотняная обшивка крыла быстро сгорела. Через несколько минут рядом совершили посадку два самолета сопровождения, подъехали автомобили. Три члена экипажа смогли вылезти сами, еще четверых живых вытащили спасатели, но двое умерли по дороге в больницу. В общей сложности пятнадцать человек, включая командира самолета, погибли.
Расследовавшая катастрофу комиссия под председательством заместителя начальника штаба ВВС В.К. Лаврова пришла к выводу, что основной причиной явилась ранее не запланированная установка седьмого мотора, которая создавала сильное вихреобразование на хвостовом оперении, усугубляемое воздействием вынесенных на длинных балках серворулей и недостаточной жесткостью ферм. В акте записано: Катастрофа самолета К-7 произошла из-за потери управляемости самолета в продольном направлении, что было вызвано деформацией хвостовой части самолета». Сам же Калинин говорил о диверсии, приведшей к гибели гиганта.
29 декабря 1933 г. ГУАП распорядилось начать постройку еще двух опытных образцов К-7 в военном варианте, учтя недостатки первой машины. Предлагалось перенести седьмой мотор в другое место, переделать хвостовые фермы, сделать центровку машины более передней, усилить набор крыла, увеличить углы отклонения стабилизатора. Калинин внес в проект ряд изменений, направленных на устранение дефектов.