В процессе постройки взлетный вес 2ИН-1 по сравнению с проектом немного увеличился — на 60 к г. Вооружение 2ИН-1 состояло из двух синхронных пулеметов и одного на турели.
Самолет в документации иногда обозначался как Д1 или ДИ-1.
8 февраля 1926 г. директор завода № 1 Бавтуто и начальник опытного отдела Поликарпов письмом известили Авиатрест о том, что истребитель 2ИН-1 окончен постройкой.
Самолет выкатили на летное поле, и после неизбежного этапа наземных испытаний летчик В. Н. Филиппов поднял машину в воздух. Замечаний к самолету было мало. 2 марта он провел испытания на высший пилотаж. В течение последующих двух дней Филиппов выполнил на 2ИН-1 во время заводских летных испытаний 6 «мертвых» петель, 21 переворот, 3 колокола, 2 скольжения, дважды вводил самолет в штопор. Машина хорошо слушалась рулей. Достигнутая к середине марта скорость 250 км/ч (еще не максимальная), время подъема на высоту 5000 м за 13 минут (вместо 17 минут по расчету), потолок 8000 м выдвигали истребитель в ряд лучших машин этого типа. В двух полетах в качестве пассажира на истребителе летал Н. Н. Поликарпов. По летным характеристикам 2ИН-1 весьма близко подходил к известному французскому истребителю аналогичного назначения «Ньюпор-Деляж» 42с, превосходя его в скороподъемности.
«Высоким летным качествам самолета 2ИН-1 способствовала легкость его конструкции, хорошо рассчитанной, в том числе, и на вибрацию (впервые в нашей стране)», — отмечал авиаконструктор и историк авиации В. Б. Шавров.
Сам Поликарпов в 1927 г. давал такую оценку истребителю: «По своим полетным и весовым качествам самолет 2ИН-1 является одним из наилучших современных самолетов этого типа».
Параллельно с проведением заводских испытаний в инициативном порядке Николай Николаевич много работал над созданием одноместной модификации машины, получившей обозначение 1 ИН-1. Конструкции 1 ИН-1 и 2ИН-1 должны были отличаться лишь в деталях, собранных в отдельный блок — агрегат, в остальном машины предполагалось делать идентичными. Такой подход к созданию самолета упрощал и удешевлял производство, эксплуатацию, подготовку летных кадров. Эту идею модульной конструкции (в современной терминологии) Поликарпов развивал в течение всей своей жизни.
Предполагалось, что после завершения испытаний 2ИН-1 завод № 1 довольно быстро построит 1 ИН-1, однако случилось непредвиденное.
31 марта 1926 г. в девятом полете над Центральным аэродромом проводились испытания на максимальную скорость. Экипаж уже сделал несколько заходов над мерной базой. В очередном заходе, когда самолет после пикирования для уменьшения затрат времени на достижение установившейся скорости «с прижимом» выводился в горизонтальный полет (обычная практика тех лет), на высоте 1000 м произошел срыв обшивки сначала с нижнего крыла, затем с верхнего. Летчик В. Н. Филиппов и хронометражист В. Е. Михайлов погибли.
Полностью причина катастрофы оказалась невыясненной. Были обнаружены производственные дефекты сборки крыла. Считалось, что еще одной причиной могла быть недостаточная прочность крепления обшивки (что имело место при расследовании катастроф американских истребителей).
Гибель В. Н. Филиппова потрясла коллектив. Этот летчик в годы Первой мировой войны в составе морской авиации сражался над Моонзундом, в 20-х гг. много сделал для успешных испытаний машин, созданных в конструкторском бюро завода № 1.
Первой реакцией вышестоящих организаций после катастрофы явилось решение заказать еще один экземпляр 2ИН-1, но от этой идеи быстро отказались: двигателей Нэпир «Лайон» имелось мало, серийная постройка мотора на наших заводах не предполагалась. К тому же сам мотор уже не соответствовал требованиям середины 20-х гг. ни по конструкции, ни по мощности. И 1 апреля 1926 г. ОСС ЦКБ было выдано новое задание на проектирование двухместного истребителя 2ИР-2 и одноместного ИР-5 с моторами Райт «Торнадо» 111. Предполагалось, что постройка машины начнется с июня 1926 г. Учитывался опыт создания истребителя 2ИН-1. 29 мая в письме за номером 793 новый директор завода № 1 Десятников и помощник директора по техчасти Косткин изложили Авиатресту комплекс предпринятых мероприятий по усилению обшивки самолетов. Проектирование 2ИР-2 продолжалось недолго и вскоре было прекращено.
В планах работ конструкторского бюро числился двухместный истребитель С2-М13 с новым отечественным мотором М-13. Но до его разработки, ввиду отсутствия двигателя, оставшегося в опытных экземплярах, дело так и не дошло. В руководстве ВВС временно сформировалось мнение о бесперспективности двухместных истребителей. Кроме того, развитие авиационной техники заставило изменить требования к летным характеристикам, разработать новые, а на это необходимо время. Задание на разработку одноместного истребителя ИР-5 также было снято.