Наконец, 26 мая 1982 г. летчик-испытатель Эдуард Чельцов выполнил первый полет на М-17 с регистрационным номером СССР-17103. Это был третий экземпляр самолета (второй предназначался для статических испытаний). Еще одна (четвертая) машина, получившая регистрационный номер СССР-17401 и построенная на ЭМЗ из кумертауских агрегатов, впервые поднялась в воздух 20 марта 1985 г. (летчик-испытатель Владимир Архипенко). От разбившегося первого экземпляра последующие М-17 отличались рядом доработок – в частности, была полностью изменена механизация задней кромки крыла.
С августа 1983 г. М-17 проходил совместные государственные испытания, по программе которых до 1986 г. было выполнено 133 полета. В испытаниях комплекса вооружения, помимо третьего летного экземпляра М-17, задействовалась летающая лаборатория 17ЛЛ-2 «Сайгак» на базе Ту-16. В результате упорного труда инженеров и испытателей, сопровождавшегося многочисленными доработками и доводками самолета, были получены неплохие результаты: достигнута высота полета 21 500 м, отработаны оптико- электронный комплекс, пушечная установка, сбито немало аэростатов-мишеней. Однако к середине 80-х гг. актуальность борьбы с автоматическими дрейфующими аэростатами сильно поубавилась – их разведывательные полеты над территорией СССР практически прекратились – и надобность в самолете М-17 в его первоначальном предназначении, равно как и в разрабатывавшихся на его базе модифицированных М-17П и М-17ПВ, отпала. Тему закрыли, но идея высотного дозвукового самолета не умерла и нашла свое развитие в серии проектов по «теме 55», имеющих совсем другое назначение.
В 1989 г. третий экземпляр М-17 (СССР-17103) передали в Музей ВВС в Монино, а четвертому нашли новое применение. В конце 1989 г. эта машина, получившая имя «Стратосфера», начала использоваться в рамках научной программы исследования озонового слоя атмосферы Земли (программа «Глобальный резерв озона»), А в период с 28 марта по 14 мая 1990 г. тремя летчиками-испыта- телями ОКБ В.М.Мясищева – Владимиром Архипенко, Николаем Генераловым и Олегом Смирновым – на этом М-17 было установлено 25 мировых авиационных рекордов высоты, скороподъемности и скорости полета. Наиболее впечатляющие из них: высота горизонтального полета – 21 880 м, высота полета с грузом 2000 кг – 21 500 м, время набора высоты 20 км – 21 мин 58 с и скорость полета на 500-км замкнутом маршруте – 734 км/ч. После завершения летной эксплуатации М-17 №17401 также поступил на вечное хранение в музей в Монино.
По постановлению советского правительства от 19 июля 1983 г. ЭМЗ им. В.М. Мясищева поручается разработка на базе высотного истребителя аэростатов М-17 высотного разведчика М-17Р («тема 55»), а несколько позднее – самолета-целеуказателя разведывательно- ударного комплекса М-17РМ («55.2») и ряда других модификаций (самолета системы предупреждения о ракетном нападении, самоле- та-ретранслятора и др.). Определяется и новое место постройки самолетов данного типа – Смоленский авиационный завод (СмАЗ).
Новая высотная машина, получившая позднее известность под названием М-55 (по номеру темы), первоначально задумывалась как незначительная модификация существовавшего М-17. Однако на практике вышло иначе: при сохранении общей схемы самолет претерпел столько изменений, что может рассматриваться как совершенно новая конструкция. Во-первых, он стал двух- двигательным. Из-за закрытия программы Ту-144Д и, соответственно, прекращения выпуска двигателей РД36-51, мясищевцам пришлось искать новый тип силовой установки. В результате, рассмотрения ряда вариантов, предпочтение было отдано рассматривавшейся еще на этапе предварительного проектирования М-17 идее оснастить машину парой высотных модификаций ТРДД Д-30 Пермского моторостроительного КБ (ныне ОАО «Авиадвигатель»). Такие двигатели были разработаны в Перми под руководством Генерального конструктора Павла Соловьева и получили название Д-30В-12 (позднее – ПС-30В-12).