К осени самолет окончательно утратил цивильный вид, получив вместо аэрофлотовской окраски серую военную и бортовой 93. 4 сентября 1961 г. начались его летные испытания, которые ОКБ Антонова проводило совместно с Научно-исследовательским и экспериментальным институтом парашютно-десантных систем (НИЭИ ПДС). Ан-24Т пилотировали летчики-испытатели ОКБ Ю.В Курлин и А.М.Цыганков. До 3 января 1962 г. они выполнили 36 полетов, в ходе которых исследовались ЛТХ самолета и выяснялась возможность выброски парашютистов и парашютно-десантных систем через входную и грузовую двери. В конце весны - начале лета состоялись еще 22 полета по программе дополнительных заводских испытаний, предназначенных для проверки работоспособности специального оборудования.