Отмечалось, что АЧ-30Б работали в полетах удовлетворительно. Наблюдалось выбивание масла через суфлер двигателя, уплотнение ротора ТК и другие соединения. Масло попадало на выхлопные коллекторы и начинало гореть, в результате продукты горения масла через плоскости попадали прямо в кабину пилотов и в пассажирские салоны. В результате заводских испытаний первой машины Пе-8ОН подтвердилось, что ее летные данные соответствуют в основном данным, заявленным ОКБ в эскизном проекте. Давался целый ряд рекомендаций по самолету и силовой установке, а также по пассажирским кабинам.

С двигателями АЧ-30Б со взлетной мощностью 15000 л.с, оборудованными ТК-82 и ПЦН-3В с флюгерными винтами УФ-61В, в ходе заводских испытаний получили при полетной массе 30000 кг максимальную скорость на высоте 6000 м 420 км/ч, у земли максимальная скорость равнялась 355 км/ч. Практический потолок равнялся 8800 м. Эту высоту самолет набирал за 45 минут. Высоту 5000 м - за 18 минут. Полетов на максимальную дальность не проводили, ограничившись только определением километровых расходов. После окончания заводских испытаний Пе-8ОН №42612 поставили в цех №9 завода №22 для выполнения доработок по выявленным дефектам во время заводских испытаний.

Пока проходили испытания Пе-8ОН №42612, второй Пе-8ОН №42712 заканчивали в производстве. В феврале 1945 года второй самолет начал проходить заводские контрольные испытания. С 25 февраля по 4 марта 1945 года по программе этих испытаний было выполнено три полета, общей продолжительностью 2 ч 50 мин. Испытания проводил тот же самый экипаж, что испытывал первую машину. После их окончания второй Пе-8ОН перегнали в Москву на Центральный аэродром, где его осмотрел Нарком Шахурин. Он, в основном, интересовался оборудованием и отделкой пассажирских кабин, машина произвела на него положительное впечатление, и он приказал перегнать самолет в ГК НИИ ВВС, для передачи военным на государственные испытания.

В этот же день Б.Г. Говоров перегнал машину на аэродром ГК НИИ ВВС. Государственные испытания в ГК НИИ ВВС машина проходила до конца мая 1945 года. Самолет испытывал экипаж военных летчиков-испытателей во главе с ведущим летчиком-испытателем В.И. Ждановым (ведущий инженер Панюшкин М.И.) Всего за время испытаний было выполнено 26 полетов общей продолжительностью 57 часов. В ходе испытаний были зафиксированы следующие летные данные самолета:

Дальность полета была получена по результатам контрольного полета для полетной массы 35500 кг, при массе топлива 9150 кг.

Получить на испытаниях максимальную дальность не удалось из-за выбрасывания масла в полете через дренаж.

Дежурными со стороны ГК НИИ ВВС были замечания по АЧ-30Б. За время испытаний двигатели в среднем нарабатывали 67 часов, отмечалось наличие металлической стружки в маслосистеме двигателей, выброс масла из дренажей маслосистемы, недостаточная эффективность системы охлаждения двигателей на больших высотах и т.д.