При разработке Фау-1 немецкие конструкторы оказались не в силах теоретически рассчитать устойчивость самолета-снаряда в полете. Для этого было необходимо провести его испытание в воздухе под управлением летчика. На одном из самолетов-снарядов смонтировали шасси для взлета и посадки, оборудовали место пилота и необходимое управление для пилотирования. Но габариты кабины были настолько малы, что там мог поместиться пилот очень небольшого роста. Это послужило причиной того, что испытание было поручено знаменитой нацистской летчице Ханне Рейч. Ее полет позволил выявить дефекты устойчивости Фау-1 и устранить их. Посадка происходила на большой скорости и окончилась аварией, повлекшей ранение пилота.
Первый образец ракеты Fi-103 был закончен к 30 августа 1942 года, в сентябре был готов двигатель, после чего начались летные испытания. Многочисленные отказы во время летных испытаний чуть было не привели к прекращению программы. После того как проблемы с отработкой двигателя были решены, на полигоне люфтваффе «Пенемюнде Вест» подготовили к испытаниям позицию, она располагалась рядом со стартовой позицией для пуска баллистических ракет А-4. Стартовая позиция с катапультой фирмы «Рейнметалл-Борзиг» была установлена в восточном направлении вдоль балтийского побережья. Первый пуск макетного образца с катапульты состоялся 20 сентября 1942 года, а первый пуск опытного образца Fi-103 V12 с включением двигателя состоялся 24 декабря. Ракета летела около минуты и достигла скорости 500 км/ч, прежде чем упала в Балтийское море. Параллельно шла обработка метода запуска ракеты с самолета-носителя. Первый запуск ракеты без двигателя с самолета Fw-200 состоялся 28 октября, а 10 декабря запустили Fi-103 V17 с включенным двигателем.
Выполнение программы испытаний сопровождалось многочисленными отказами и авариями. Недостатки пусковой установки фирмы «Рейнметалл-Борзиг» привели к появлению альтернативной катапульты «Schlitzrohrschleuder», разработанной в начале 1943 года фирмой «Вальтер» («Hellmuth Walter Werke»). В конструкции катапульты Вальтера использовался газогенератор, работавший на комбинации T-Stoff (перекиси водорода) и Z-Stoff (марганцовокислого натрия). Получившийся в результате смешивания компонентов газ высокого давления закачивался в цилиндр внутри направляющего рельса катапульты и приводил в движение поршень, крепившийся к ракете, который и разгонял ее.
Работу двигателя сопровождали сильный шум и вибрация фюзеляжа и консолей крыла. Наиболее бесполезной проблемой было разрушение входных створок воздухосборника. К концу июля 1943 года были запущены 84 самолета-снаряда Fi-103, из них 16 ракет стартовали в воздухе с самолета-носителя и 68 ракет — с наземных катапульт. Из всех пусков с катапульт только 28 пусков были успешны.
Проверка возможностей Фау-1 по преодолению противодействия английской ПВО была произведена на основе перехвата и атаки самолета-снаряда трофейным английским истребителем «Спитфайр» модели V, который пилотировался немецким летчиком. Этим была допущена недооценка противодействия английской истребительной авиации, так как скорость данного самолета была значительно ниже скоростей «Спитфайров» последующих модификаций, а также истребителей «Мустанг», «Темпест» и «Метеор», что позднее значительно облегчило английской истребительной авиации борьбу со снарядами Фау-1[3].
Как уже говорилось, ракета представляла собой свободнонесущий среднеплан с фюзеляжем длиной около 6,5 м (с двигателем 7,6 м) при максимальном диаметре 0,82 м. Первые модификации этого самолета-снаряда выполнялись полностью из стали, но затем крыло начали изготавливать из древесины. Испытывались различные формы крыла разного размаха — трапециевидное, прямоугольное, типа «бабочка». Сверху над хвостовой частью фюзеляжа крепился ПуВРД As 014. В передней части фюзеляжа устанавливался боезаряд весом 850 кг с взрывателями (по другим данным, 830 кг. — Примеч. авт.), в средней части — топливный бак емкостью 600 л, два баллона со сжатым воздухом, электроаккумулятор, автопилот и устройства контроля высоты и дальности полета, в хвостовой части — приводы рулей. Скорость взлета самолета-снаряда с наземного пускового устройства составляла 280–320 км/ч, полетная скорость от 565 до 645 км/ч (для разных модификаций), высота полета обычно составляла около 600 м. Автопилот работал следующим образом. Пара гироскопов контролировала управление по крену и тангажу, в то время как баромометрическое устройство контролировало высоту полета. Маленький пропеллер на носу ракеты был связан со счетчиком, который измерял расстояние, пройденное ракетой. Как только счетчик расстояния определял, что заданная дальность достигнута, два пиропатрона блокировали поверхности управления в таком положении, чтобы ракета начала пикировать на цель.