Госиспытания Як-120 проходили в ГК НИИ ВВС и заняли больше года. С марта по июнь 1953 г. оценивались прежде всего ЛТХ самолета. Были получены следующие максимальные показатели: скорость - 1090 км/ч (на высоте 5000 м), практический потолок - 14500 м, дальность полета - 2700 км (с подвесным баком при взлетной массе 9450 кг на высоте 12000 м). Высоту 10000 м машина набирала за 5,5 мин. Несмотря на ряд замечаний госкомиссии, было принято решение о запуске самолета после доработок в серию под обозначением Як-25. В конце года полученные летно-тактические характеристики были утверждены для серийных самолетов Постановлением Совмина СССР №2359-965.
В процессе испытаний и подготовки перехватчика к серийному производству на опытных машинах ввели некоторые конструктивные улучшения, в частности, установили второй гребень на отъемных частях крыла. После устранения недостатков взлетная масса Як-120 возросла до 8700 кг. С 1 по 26 октября 1953 г. Волков провел заводские контрольные испытания доработанной машины, после чего в ноябре ее госиспытания продолжились. Они подтвердили хорошие ЛТХ самолета, что позволило развернуть его серийное производство в полном объеме. Так как РЛС «Сокол» все еще оставалась недоведенной, то производство Як-25 началось с радиоприцелом РП-1, доработанным под новый перехватчик и получившим обозначение РП-1Д. Первые серийные самолеты покинули цех Саратовского авиазавода в сентябре 1954 г.
Доводка РЛС «Сокол» на летающей лаборатории «200Б» продолжалась в течение 1953 г. Испытания показали, что по сравнению с РП-1 она имеет большую дальность действия, способна обнаруживать низковысотные цели (от 300 м) и обладает рядом других преимуществ. В ноябре 1953 г. вышел приказ МАП о прекращении испытаний и установке ее на Як-120. В апреле 1954 г. завершились госиспытания перехватчика Як-120 с РЛС «Сокол», и станцию запустили в серийное производство под обозначением РП-6. По результатам госиспытаний Як-120 со штатной станцией 13 мая вышло Постановление Совмина СССР №899-385, требовавшее выпустить в 1954 г. 30 серийных Як-25 с РП-6. Но производство таких перехватчиков, получивших обозначение Як-25М, началось с января 1955 г. В серии новая модификация получила шифр «изделие 12/15». На этих самолетах двигатели АМ-5А 1-й серии заменили на РД-5А (АМ-5А) 2-й серии той же тяги, но с конструктивными улучшениями. Пушки снабдили дульными тормозами, доработкам подверглись и некоторые другие агрегаты. Объем топлива в четырех мягких фюзеляжных баках составлял 3445 л, в подвесном баке - 670 л. Самолеты с новой системой наведения на цель «Горизонт-1» иногда обозначались как ЯК-25МГ.
Впервые Як-25 были продемонстрированы публике в июле 1955 г. на авиационном празднике в Тушино. Иностранные военные атташе отметили, что новый советский истребитель очень напоминает французский Vautour. В НАТО самолет получил обозначение Flashlight (вспышка). 1 мая следующего года Як-25 прошли над Красной площадью и снова приняли участие в тушинском параде. В НАТО их стали обозначать Flashlight-A. Участие «двадцать пятых» в параде 1961 г. не предполагалось, но при подготовке к нему они использовались. Группа, возглавляемая летчиком- испытателем НИИ ВВС Ф.М.Соболевским, готовилась к показу Як-28 - девятку этих машин предстояло провести в очень плотном строю, что требовало тренировочных полетов для отработки слетанности. Но у новых Яков был еще совсем небольшой ресурс, для экономии которого и решили использовать Як-25.
Кабина Як-25
Конструкция корневой части крыла Як-25
Носовая, правая подкрыльевая и основная опоры шасси Як-25
После завершения первс'о этапа госиспытаний опытного Як-120 8 сентября 1953 г. вышло Постановление Совмина №2359-965, требова=_іее доработать второй опытный экзб’.,-ляр под более мощные двигатели АМ-9А, которые имели форсажный режим Кроме того, новый перехватчик, получивший обозначение Як-120М, должен был оснащаться контейнерами для крупнокалиберных реактивных снарядов[* По современной терминологии - НАР.] АРС-57 и доработанной для стрельбы ими станцией, получившей обозначение «Сокол-М». Самолет, согласно Постановлению Совета Министров СССР №49-34 от 13 января 1954 г., требовалось предъявить на госиспытания в сентябре.
Работы по модернизации перехватчика начались еще до получения задания. Однако в связи с задержкой поставки двигателей и новой РЛС постройка опытного самолета завершилась лишь в конце 1954 г., причем «Сокол-М» так и не поступил - пришлось устанавливать серийную станцию. Учитывая объективные причины, 20 ноября Совет Министров выпустил очередное Постановление №2337-1111, по которому срок предъявления Як-120М на госиспытания переносился: на январь 1955 г. в варианте с РЛС «Сокол» без реактивного вооружения (первый этап); на март 1955 г. с РЛС «Сокол-М» и снарядами АРС-57 или ТРС-190 (второй этап).