С 7 по 16 декабря Квилл проводил испытания по вводу и выводу самолета в штопор. Выяснилось, что при любом положении центра тяжести, самолет легко выходит из штопора. 19 и 20 декабря самолет летал с трехлопастным винтом «Де Хевиленд» с изменяемым шагом (два положения). Зимой 1936/37 г.г. проходили также оригинальные испытания с применением… сушеного гороха. Все заклепки на наружной обшивке были с потайной головкой, но это усложняло технологию сборки самолета и удорожало его выпуск. Поэтому было решено испытать самолет в таком виде, если бы он имел обычные заклепки с полукруглой головкой. Поэтому техники заклеили все заклепки колотым горохом, имитируя полукруглые головки. Испытания показали, что заметно ухудшают характеристики самолета только заклепки на крыльях и хвостовом оперении. Поэтому на серийных самолетах фюзеляжи собирались с использованием обычных заклепок с полукруглой головкой. В декабре самолет оснастили хвостовым колесом, заменив им применявшийся до той поры костыль.
26 февраля начались пробные стрельбы из пулеметов — сначала на земле, затем в полете. 10 марта на высоте 10000 м отказали семь из восьми пулеметов — на большой высоте замерзла смазка в замках. Именно тогда был поставлен вопрос о необходимости создать эффективную систему обогрева пулеметов.
22 марта произошла первая крупная авария. Из-за отказа двигателя летный офицер Сэм Маккенна совершил вынужденную посадку в поле. Самолет получил сравнительно небольшие повреждения, но ему требовался ремонт. Кроме того, самолет решили оснастить экспериментальной системой обогрева пулеметов. Наконец, с самолета счистили прежнюю краску и покрыли боевым камуфляжем: пятнистым зелено-коричневым сверху и сплошным серебристым снизу.
В это время резко ухудшилось состояние здоровья Реджинальда Митчелла. У конструктора обнаружили рак. Он умер 11 июня 1937 года в возрасте 42 лет. На должности главного конструктора фирмы «Супермарин» Митчелла заменил Джо Смит.
Отремонтированный К5054 снова взлетел 9 сентября 1937 года. Через десять дней его оборудовали новыми выхлопными трубами. Благодаря своей форме они давали тягу порядка 300 Н. Это увеличило максимальную скорость прототипа до 580 км/ч. На самолете испытывались различные системы обогрева вооружения. Совершались пробные ночные полеты. Джеффри Квилл установил, что без доработки «Спитфайр» на роль ночного истребителя не годится. Языки пламени, вырывающиеся из выхлопных труб, слепили пилота. Фланг-лейтенант Хайд, который проводил аналогичные испытания от лица военных, подобной проблемы не отметил.
15 марта 1938 года прототип К5054 попал в новую аварию. В ходе третьей посадки за одну ночь сержант Уэрхем уткнул самолет носом в землю. Причиной аварии стала слишком большая скорость самолета во время касания земли. Пневматической системе не хватило мощности полностью выпустить закрылки на такой скорости. Самолет быстро отремонтировали и оснастили более мощным компрессором.
23 марта произошла еще одна авария. При жесткой посадке сорвало крепление левой стойки шасси, в результате стойка пробила крыло насквозь. Для ремонта потребовалось четыре месяца. Следующий полет состоялся уже 19 июля. Тем временем — 15 мая — облетали первый серийный «Спитфайр». В дальнейшем прототип использовали для отработки второстепенных узлов, например, системы обогрева пулеметов. Наладить стабильную работу вооружения на холоде удалось лишь к середине октября 1938 года.
7 ноября К5054 перегнали в Фарнборо. Сначала на прототипе пытались побить мировой рекорд скорости. 20 мая 1939 года машину в последний раз показали публике. Флайт-лейтенант Холл пилотировал К5054 в Одигеме во время Имперского дня авиации.
Карьера прототипа К5054 закончилась 4 сентября, в день вступления Великобритании во Вторую Мировую войну. Флайт-лейтенант Уайт испытывал на самолете новые свечи зажигания. Садясь в Фарнборо он неправильно оценил высоту и жестко посадил машину. Истребитель капотировал. Уайт получил тяжелую травму позвоночника и через четыре дня скончался в госпитале.
К этому времени главные испытания проводились на серийных истребителях. Конструкция К5054 уже сильно отличалась от серийных самолетов, поэтому ремонтировать прототип не стали. Но и на слом его не отправили. На уцелевшем фюзеляже в Фарнборо разрабатывался способ оснастить самолет фотокамерой.
Самолет К5054 обошелся казне в 15776 фунтов стерлингов. Редко когда деньги английских налогоплательщиков использовались столь эффективно.
Mk.I