В следующем году объем летных испытаний многократно увеличился. С МиГ-23МЛ провели пуски 22 программных ракет, а также шести ракет с тепловыми ген по парашютным мишеням и Ла-17. Еще 14 ракет с тепловыми головками запустили по аналогичным целям с ЛЯ 10–10 (Су-15Т), завершив в 1980 г. испытания ракеты на этой летающей лаборатории. Наряду с натурной отработкой велись и проектные исследования по облегченной "тепловой» ракете, было подготовлено дополнение к эскизному проекту по вариантам ракеты с усовершенствованными ГСН.
Госиспытания теплового варианта ракеты начались с мая 1980 г. на третьем опытном, еще не оснащенном РЛС, МиГ-29 № 902 (он же 912/3). Этот недостаток комплектации не препятствовал испытаниям ракеты с тепловой ГСН.
В 1981 г. автономными пусками с летающей лаборатории МиГ-23МЛ начался заводской этап испытаний "радийной” ракеты. В дальнейшем испытания проводил исьи на МиГ-29 № 918-первом укомплектованном РЛС, с которого впервые сбили воздушную мишень. Однако облеты РЛС принесли неприятный сюрприз. Выяснилось, что с установкой на МиГ-29 ее дальность обнаружения оказалась почти на треть меньше заданной.
Велась проектно-конструкторская увязка ''радийной" ракеты с катапультным вариантом пусковой установки АКУ-470, атакже натурная отработка АКУ-470 в наземных условиях. Продолжались и испытания теплового варианта ракеты: провели почти четыре десятка пусков программных и телеметрических ракет, в том числе по Ла-17. Первые пуски тепловых ракет по Ла-17 провели и с прототипа Су-27 — самолета Т-10-4.
В следующем году выполнили еще 24 пуска ракет различной комплектации, включай три боевых, завершив при этом первый этап государственных испытаний на МиГ-29.В 1983 г удалось 8 основном выполнить программу второго этапа как на МиГ-29 {пуски производились с самолетов № 902, 919 и 920), так и на Су-27. В 1983 г провели еще 39 пусков К-27 и 66 К-27Э. Кроме того, по специальной программе на МиГ-29 № 921 исследовалась устойчивость работы двигателей при пусках ракет Государственные испытания завершились в 1984 г Оба варианта ракеты К-27 приняли на вооружение в 1987 г как Р-27Р и Р-27Т.
Большой объем испытаний ракет семейства К-27 помимо новизны решаемых задач определялся и тем, что МиГ-29 и Су-27 несли разные радиоэлектронные комплексы с различным математическим обеспечением. Правильность алгоритмов приходилось проверять реальным применением ракет, что увеличило объем испытаний на десятки пусков.
Как известно, уже после начала испытаний Т-10 (прототипа Су-27) приняли решение о внесении в проект серьезных изменений, фактически соответствующих разработке самолета практически заново. В частности, радикально пересмотрели и основные решения по бортовой РЛС. Отработка новых вариантов К-27 велась на МиГ-29 (№ 920) с июня по сентябрь 1984 г.
Испытания ракеты К-27Э несколько затянулись и сопровождались введением доработок в ГСН, инерциалыную систему, аппаратуру радиокомандной линии. Только а 1990 г ракету приняли на вооружение в вариантах Р-27ЭР и Р-27ЭТ Производство развернули на Заводе им. Артема в Киеве.
В целом разработанное ракетное вооружение обладало преимуществом над “Сперроу" AIM-7F по дальности пуска, достигнутым за счет реализации инерциального участка наведения. Модульный принцип построения семейства ракет позволил не только разработать не предусматривавшийся американцами «тепловой» вариант Р-27, но и создать модификации ракет с повышенными энергетическими возможностями, по досягаемости приближающихся к современным ракетам большой дальности и обладающих высокой эффективностью в бою на средних и малых дистанциях за счет высокой средней скорости полета. Создателей ракет отметили Государственной премией в 1991 г.
Экспортные варианты ракет Р-27Р-1 и Р-27Т-1 выпускались в связи с поставками за рубеж МиГ-29 в варианте МиГ-29А с 1988 г. и МиГ-29Б с 1986 г., а Р-27ЭР-1 и Р-27ЭТ-1 — с началом поставок Су-27 в 1990-6 гг.
Предусматривается возможность применения ракет семейства Р-27 также и на более ранних образцах истребителей второго и третьего поколений после их комплексной модернизации, в частности, по проекту МиГ-21 -93.