В это же ерем я велись исследования прочности отдельных элементов и узлов самолета, включая отсеки крыла и киля. Создавались и испытывались опытные сотовые конструкции из нержавеющей стали и алюминия. В лаборатории прочности ЦАГИ шли статические испытания шасси, системы управления оперением, различных замков, испытания образцов на повторные нагрузки и т.д. Создавались летающие лаборатории для испытания двигателей М16-17, системы управлений, противопожарного оборудования, системы наддува и вентиляции скафандров экипажа. В частности, в марте-апреле 1959 г. самолет ЗМ №0201 был оборудован для испытаний электродистанционной системы управления двигателя м и, и с 28 мая по 20 июня на нем выполнили 6 полетов общей продолжительностью 16 ч 45 мин. На опытном самолете ДМ №0003 в течение 1959 г. было выполнено 11 полетов с налетом 29 ч, в ходе которых проверялась работа телеметрии, автомата продольной управляемости, скафандров СИ-5 и других комплектующих изделий. Самолет М №0001 использовался в качестве наземной лаборатории, на нем проводились испытания лыж для подкрыльных опор шасси и пневматике в высокого давления для основных. В НИИ авиационной медицины будущие пилоты М-50А тренировались работать в скафандрах.
В начале мая 1959 г. М-50А официально передали на наземные испытания. Почти месяц работники ЛИиДБ мясищевской фирмы проверяли в Жуковском работоспособность его отдельных систем, не выводя самолет на летное поле. Выявив и устранив в статических условиях ряд недостатков, они подготовили М-50А к рулежкам. Таковых с 28 мая по 15 июня было выполнено всего пять, но они вскрыли неожиданно большое количество дефектов бортового оборудования. Часть недостатков удалось устранить силами технического состава, но другая потребовала изменения конструкции отдельных агрегатов. Ничего не поделаешь - пришлось мяси-щевцам основательно «перепахать» ряд систем, например, ввести дублирование питания гидросистемы от энергоузлов, изменить принцип гашения автоколебаний передней опоры шасси, электрическую систему уборки подкрыльных опор заменить на гидравлическую, внести изменения в конструкцию всех опор шасси и т.д. В то же время, двухступенчатые приводы генераторов а энергоузлах, насосные станции и гидравлические агрегаты, средства спасения, система управления двигателями и отдельные механизмы системы управления самолетом были сняты с борта и «доводились до ума» их заводами-поставщиками. В конце третьего квартала все это оборудование было вновь установлено на самолет и опробовано в работе.
Для проверки эффективности принятых мер в октябре были проведены четыре рулежки. Скорость самолета постепенно увеличивали, пока он не оторвался от ВПП и не совершил небольшой подлет. Ко всеобщей радости на этот раз рулежки подтвердили готовность IVN50A к первому полету. 22 октября министр авиапромышленности П.В. Дементьев утвердил «Программу заводских испытаний опытного экспериментального сверхзвукового бомбардировщика М-50А с четырьмя модифицированными двигателями ВД-7А», предусматривавшую, в общей сложности, выполнение 35 испытательных полетов. Их целью предлагалось считать проверку и доводку основных систем самолета, определение основных летных характеристик и отработку техники пилотирования на до- и околозвуковых скоростях полета, проверку поведения самолета при подходе к скорости звука, а также испытания двигателей по специальной программе.
Для создания «эффекта массовости» советская пресса публиковала изображения М-50А с разными тактическими номерами
Задняя опора шасси М-50А. Музей в Монино. Ниша шасси зашита листовым дюралем
Первый полет М-50А состоялся 27 октября 1959 п Машину подняли в воздух летчики-испытатели НИ. Горяйнов и А,С. Липко. Набрав высоту 1000 м, они выполнили разворот, прошли над ВПП, сделали две «коробочки» и через 35 минут благополучно посадили М-50А. Шасси не убиралось, но при этом самолет достиг скорости 575 км/ч. Второй полет состоялся 31 октября, он прошел также с выпущенным шасси, при этом, возможно, предпринималась попытка его уборки, окончившаяся неудачей. Во всяком случае, весь следующий месяц самолет простоял на земле, в течение которого дорабатывалась именно система уборки шасси. Третий полет прошел 23 ноября, и шасси уже убиралось. 28 ноября М-50А достиг скорости 1010 км/ч и высоты 5000 м. В течение 40 минут экипаж изучал поведение самолета на виражах, разгонах и торможениях. Взлетная масса была доведена до 118т. После этого полеты вновь пришлось остановить для выполнения большого объема доводочных работ.