Затем на первом Р-5 начали отрабатывать программу эксплуатационных испытаний в 84-м отряде в Смоленске. Машиной остались довольны, хотя помучились с постоянной течью радиатора. В амортизаторах шасси резиновые пластины из-за низкого качества быстро сминались и смещались относительно друг друга. Однако за время испытаний произошла лишь одна существенная поломка - 21 сентября в воздухе оторвался зализ киля.
Одновременно в НИИ ВВС проводили облет второй машины. В целом она соответствовала предыдущей, но имела французский карбюратор Зенит 60DC вместо BMW. Вооружение смонтировали полностью, радиостанция все еще отсутствовала, а вместо фотоаппарата стоял макет. Костыль сделали слишком жестким, и он почти не амортизировал, что позже привело к быстрому изнашиванию его пятки.
Машину предъявили военной приемке 18 июня 1929 г., с отставанием от плана на 2 месяца. Самолет не приняли, потребовав пристрелки пулеметов, что задержало испытания еще почти на месяц. Лишь 11 июля второй Р-5 совершил в НИИ ВВС первый полет. В ходе его разрушился левый распредвал мотора, пришлось срочно садиться. Уже на земле обнаружили, что вдобавок раздуло маслобак из-за отсутствия дренажа.
29 июля летные испытания возобновились, и они шли до 29 августа. Полеты оставили вполне положительное впечатление у летчиков В.О. Писаренко и B.C. Волковойнова, которые дали очень благоприятное заключение. Несмотря на некоторое увеличение веса, переделка мотоустановки принесла свои результаты. В отчете записали: «…летные качества значительно повысились и полностью удовлетворяют предъявленным техническим требованиям». Правда, пробег остался слишком большим.
Второй самолет испытывали в двух вариантах: как разведчик и как легкий бомбардировщик, причем бомбовая нагрузка доходила до 800 кг - намного больше, чем предусматривалось заданием (250-300 кг). Под фюзеляжем поставили балки для бомб калибром до 250 кг, скопированные с французского образца (потом их приняли на вооружение под обозначением Дер-13). Значительное увеличение нагрузки не прошло бесследно, появились деформации нижнего крыла. Поэтому предложили усилить передний лонжерон и поставить бобышки в местах установки бомбодержателей.
Второй образец унаследовал часть дефектов первого. Испытатели отметили склонность к капотированию, запаздывание с выходом из штопора, потерю устойчивости на пикировании, разбалтывание панелей капота, течь радиатора. Изношенную пятку костыля пришлось дважды менять.
Испытания завершились перелетом Москва-Севастополь-Москва. Для этого машину оснастили дополнительным баком на 161 кг бензина. Экипаж состоял из Писаренко и заместителя начальника УВВС Я.И. Алксниса. Не следует переоценивать роль последнего: тогда Алкснис был лишь поспешно обученным любителем. Так что основную работу делал, конечно, Писаренко. Между Тарусой и Алексином пришлось сделать вынужденную посадку - потек радиатор. Долив три ведра воды из речки, полетели дальше. Перелет завершился благополучно.
Эталонами для серии должны были стать третий и четвертый Р-5. 29 августа 1929 г. из НИИ ВВС на завод отправили письмо, в котором изложили требования по ликвидации недостатков, выявленных на испытаниях. Но 24 августа третий самолет уже совершил первый полет! Поэтому он остался практически таким же, как первый и второй. Отличие заключалось только в водяном радиаторе, в котором вместо шестигранных трубок использовали круглые. Военные все-таки требовали внести изменения. Авиатрест предложил компромисс: оставить третий образец как есть, а четвертую, еще недостроенную машину подвергнуть переделке. Однако УВВС осталось непоколебимым и добилось своего. Заводу пришлось 10 сентября выслать бригаду рабочих, которые начали дорабатывать машину прямо в ангаре НИИ ВВС. В т.ч. они поставили новый костыль с дополнительными ребрами на пятке, смонтировали храповик для запуска двигателя от автостартера, полотняные обтекатели спицованных колес шасси заменили алюминиевыми, организовали дренаж внутренних объемов для стока воды. В полу кабины появилось окно для прицеливания при фотографировании. Выхлопная система стала выглядеть достаточно оригинально: слева стоял коллектор с выходом через трубу, загнутую вверх-назад, а справа - отдельные патрубки. 18 сентября комиссия НТК «удостоверила удовлетворительное внесение переделок». Машину выпустили на испытания.
Сборка фюзеляжей 1 -й серии Р-5 на заводе № 1 в Москве