Из других недостатков, наиболее серьезным и самым прямым образом влиявшим на боеспособность самолета, был дефект топливной системы самолета. На виражах и планировании в магистралях бензосистемы падало давление, и мотор начинал глохнуть. Кроме того, было отмечено не очень удобное капотирование мотора и то, что изнутри кабины без посторонней помощи закрыть фонарь очень трудно.
8 июня 1936 г. ЦКБ МС-1 под обозначением МБР-2-М-34Н был передан в Авиационный Научно-испытательный институт Морских Сил РККА на государственные испытания, закончившиеся 3 июля. Летал на МБР-2-М-34Н летчик-испытатель военинженер 3 ранга С.А. Коровицкий. Самолет испытывался в двух вариантах: как ближний разведчик, с нормальным взлетным весом (вариант «А»), и в перегрузочном варианте (вариант «В») как легкий бомбардировщик.
Военные испытатели отметили, что МБР-2-М-34Н по своей максимальной скорости, практическому потолку и скороподъемности удовлетворяет заданным тактико-техническим требованиям. По сравнению с МБР-2-М-17 увеличились максимальная скорость, скороподъемность и потолок, мореходные качества гидросамолета при этом практически не изменились. К недостаткам отнесли ухудшившиеся взлетно-посадочные характеристики: прежде всего увеличенную взлетную и посадочную скорости, возросшую длину разбега, а также меньшую техническую дальность.
Критике подвергся ухудшившийся обзор из кабины пилота, а его, согласно техническому заданию, требовалось улучшить, неудовлетворительный монтаж помпы-ветрянки бензосистемы и крепления капотов мотора, отсутствие системы аварийного слива горючего. На опытной машине выявилась непригодность бомбодержателей Дер-31 и Дер-32 к эксплуатации в морских условиях, поскольку они интенсивно ржавели и отказывали. На государственных испытаниях МБР-2-М-34Н опять возникли, казалось бы, уже изжитые вибрации киля и подкосов стабилизаторов, что тоже было отмечено в отчете.
По результатам испытаний был сделан вывод, что «опытный самолет МБР-2-М-34Н не доведен для нормальной эксплуатации строевыми частями и не может служить эталоном серии заказа 1936 г.». Тем не менее, потребность в новых гидросамолетах была так велика, что летающая лодка была запущена в серию, с условием устранения всех выявленных в ходе испытаний дефектов, став основной и наиболее массовой модификацией МБР-2.
Головную серийную машину, требовалось предъявить на повторные испытания к 1 ноября 1936 г. В период испытаний войсковой серии планировалось уточнить возможности полетов в строю, ночью и в облаках, установить предельную высоту волны для взлета и посадки, провести стрельбы из бортового оружия и бомбометания на больших скоростях и высотах.
Опыт крупной серии показал, что первенец Г.М. Бериева отличался хорошей технологичностью и был достаточно дешевым и легким в производстве. Нормальный технологический процесс изготовления МБР-2 от момента закладки лодки до облета готового самолета занимал 3,5 месяца. Но реально этот срок чаще всего не выдерживался. Если снабжение материалами, несмотря на напряженное положение с поставками на завод фанеры, было более-менее сносным, то ритмичный выпуск летающих лодок сдерживался хронической нехваткой приборов и оборудования. Не хватало турелей, распределительных коробок РРК-500, самолетных переговорных устройств СПУ-3, радиаторов, стекла «триплекс», целлулоида и воздушных винтов.
Еще хуже положение было с радиостанциями и аэрофотоаппаратами. Многие МБР-2 сдавались военной приемке без них, под гарантийные письма завода с обязательством дослать недостающее прямо в воинские части. Поэтому часть летающих лодок выпуска 1936 и 1937 гг. была укомплектована радиостанциями только в 1938 г.!
В процессе серийного производства ЦКБ МС продолжало совершенствовать своего первенца. Весной 1937 г. на заводские испытания был предъявлен модернизированный МБР-2-АМ-34НБ (№ 31422). Летающая лодка получила неподвижный стабилизатор, закрепленный под углом —30° относительно хорды крыла, и триммеры, установленные на рулях высоты. Зализы между килем и стабилизатором были сделаны по типу корабельного разведчика КОР-1.
В бензосистеме самолета был убран насос-ветрянка, имевший свойство часто ломаться в полете. Теперь бензин из основных баков подавался в расходный бак коловратной помпой, находящейся на двигателе справа по полету. Из расходного бака бензин забирала помпа «Хорнет», находившаяся на двигателе слева по полету, и подавала его непосредственно в карбюратор. Кроме того, была увеличена емкость основных бензиновых баков в центроплане. Теперь каждый из них вмещал 388 л топлива.