Первый полет был 19 мая 1945 года. Заводские испытания шли недолго до 8 июня 1945 года, государственные в несколько этапов продолжались в общей сложности до 20 ноября 1946 года. Перед последним этапом госиспытаний были внесены некоторые изменения: поперечное V крыла уменьшено на 1.5 град, установлены новые двигатели АМ-39ФН-2 и четырехлопастные флюгерные винты, увеличена площадь вертикального оперения и т.д.

Самолет прошел госиспытания и был запущен в серийное производство, но выпущено было всего 10 самолетов (в 1947 году). В ходе испытаний "68" получил название Ту-4, но оно очень скоро было закреплено за другим самолетом.