Спустя пять месяцев Министерство авиационной промышленности разрешило ОКБ-153 построить второй экземпляр самолета в сельскохозяйственном варианте с мотором АШ-21 в соответствии с требованиями ГВФ и предъявить его на государственные испытания к 1 мая 1947 года. Но уложиться в сроки, заданные министерством, не удалось.
Первым построили транспортный самолет с двигателем АШ-62ИР, но почему-то обозначенный как СХА — «Сельскохозяйственный самолет Антонова». 31 августа 1947 года летчик-испытатель НИИ ГВФ (ныне ГосНИИ ГА)
П.Н. Володин впервые опробовал СХА в полете. Это событие и стало днем рождения будущего Ан-2.
Самолет отличался предельной простотой. Так, оба его крыла имеют прямоугольную форму с закругленными концами. Профиль крыльев — постоянный по размаху двояковыпуклый, несимметричный типа Р-ll с относительной толщиной 14 процентов. Этот же профиль использовался во всех предыдущих проектах Антонова, включая немецкий «Шторьх».
Двухлонжеронные крылья обтягивались полотном. Верхнее крыло имеет автоматические предкрылки по всему размаху, щелевые закрылки и элерон-закрылки. На нижнем крыле имеется лишь щелевой закрылок. Фюзеляж самолета — цельнометаллический полумонокок балочнострингерного типа. Шасси — неубирающееся, трехопорное с хвостовым колесом. Кстати, Антонов приложил немало усилий, чтобы ускорить создание Ан-2, стараясь по возможности использовать готовые изделия, пылившиеся на складах у военных. Так, колеса основных опор шасси заимствовали от штурмовика Ил-2, а хвостовое — от бомбардировщика Ту-2.
Заводские испытания самолета показали, что его потолок получился ниже, а скорость — выше заданной. В целом СХА-2 соответствовал требованиям, предъявлявшимся к грузовой машине, и в октябре самолет предстояло передать на государственные испытания в НИИ ВВС, находившийся в Подмосковье. Край не близкий, и многим казалось, что лучше разобрать машину и отправить ее в столицу по железной дороге. Однако Володин, уверенный в самолете, был другого мнения и предложил перегнать «СХА» своим ходом, а заодно продемонстрировать специалистам ГВФ и ВВС его возможности. Был, конечно, и риск, но уверенность летчика убедила Антонова.
10 октября самолет отправился в первый свой перелет, проходивший через Омск, Свердловск, Казань и Арзамас. Три дня спустя самолет приземлился на аэродроме НИИ ВВС в Чкаловской. Государственные испытания начались во второй половине декабря после устранения дефектов и замены мотора. Государственные испытания первого прототипа в десантно-транспортном варианте завершились в марте 1948 года, а спустя четыре месяца — и второго СХА, на этот раз настоящего сельскохозяйственного, но с мотором ALU-21, проходившие в НИИ ГВФ (летчик Г. И. Лысенко, ведущий инженер Н. М. Засимко и бортмеханик А. В. Ильин).
23 августа того же 1948 года машину с мотором ALU-62ИР приняли на вооружение ВВС и снабжение ГВФ под обозначением Ан-2. Постановлением правительства предусматривался выпуск самолетов в пассажирском, санитарном, десантно-транспортном и сельскохозяйственном (с аэропылом) вариантах.
В 1949 году в НИИ ГВФ были проведены испытания самолета СХА-3 с модифицированной сельскохозяйственной аппаратурой.
В марте 1948 года серийное производство Ан-2 поручили заводу № 473 в Киеве. От принятия этого решения до подъема в воздух 8 сентября первой серийной машины в транспортном варианте прошло чуть больше года. В начале 1950 года завод сдал заказчику головную серию самолетов, и третий экземпляр из них 28 февраля предъявили на контрольные испытания в НИИ ВВС (ведущий летчик-испытатель В. П. Борошенко). Несмотря на то что машины покидали сборочный цех серийного завода, специалисты Научно-испытательного института еще не могли дать ответ на вопрос: какой из воздушных винтов — В-509А-Д7 с саблевидными или АВ-9Н-21 с прямыми лопастями — наиболее приемлем для нее?
Контрольные испытания показали явное преимущество саблевидных винтов перед АВ-9Н-21. Самолет получился на 53 кг легче, да и высотно-скоростные характеристики, хотя и не намного, но были выше. В итоге серийное производство продолжилось с саблевидными винтами.
Серийные самолеты отличались от опытных противообледенительной системой воздушного винта и стекол кабины пилотов. Увеличили площади киля и элеронов (за счет хорды), изменили поперечное «V» крыла. Были и другие доработки, улучшившие характеристики самолета.