Опытный высотный самолет-цель Як-25РВ-I на испытаниях. На правом борту видно установочное место для пушки
13 и 25 июля летчик Смирнов установил два мировых рекорда, подняв грузы весом 1000 и 2000 кг соответственно на высоты 20 456 и 20 174 метра. Тогда же завершился этап заводских испытаний, и Як-25РВ передали в ЛИИ для исследований по специальной программе.
Несмотря на преемственность названия, Як-25РВ можно считать совершенно новым самолетом. По сравнению с Як-25Р изменили компоновку фюзеляжа. Двухместную кабину экипажа переделали в одноместную, перекомпоновали оборудование. Вместо стреловидного крыла с механизацией установили прямое удлинением 10 и без закрылков. Двигатели АМ-9 заменили на Р11В-300. Крыльевые опоры шасси стали убираться против направления полета. Стабилизатор сделали переставным, а систему управления элеронами, стабилизатором и разворотом передней опоры шасси – гидравлической. По правому борту сохранилось установочное место для пушки НР-23.
В состав оборудования входили, в частности, командная радиостанция РСИУ-3М (на некоторых машинах устанавливали РСИУ-4М), автоматический радиокомпас АРК-54М, ответчики СРО-2 и СОД-37М.
Из-за малого ресурса двигателей и неукомплектованности оборудованием НИИ ВВС принял самолет лишь со второго предъявления. Государственные испытания проходили с мая по август 1961 года. Ведущими на этом этапе были инженер Кулявцев и летчик П. Н. Белясник. Самолет облетали летчики-испытатели института В. Г. Иванов, Н. П. Захаров, В. С. Котлов, П. Ф. Кабрелев, Г. Т. Береговой, И. И. Лесников и В. Яцун.
В 1960–1961 годах летчик-испытатель ЛИИ Б. В. Половников проверил машину на прочность. В это же время Як-25РВ-1 использовали в качестве мишени при отработке комплексов перехвата Су-9–51, Т-3–8М и МиГ-21П-13.
Самолет, хотя и доступный в эксплуатации летному и техническому составу, обладал рядом недостатков, главные из которых были связаны с отсутствием воздушных тормозов и закрылков. Як-25РВ-1, не имевший светотехнического оборудования, антиобледенительной системы и не укомплектованный полным набором радиочастотного оборудования, мог эксплуатироваться лишь днем в простых метеоусловиях.
Самолет-цель никак не хотел совершать горизонтальный полет на высотах от 12 до 16 км с убранным шасси из-за большой тяги двигателей на режиме малого газа и ограничений по скорости полета. А выключать один из них было нежелательно, так как отсутствие кислородной подпитки не позволяло запускать их на высотах более шести километров.
Если высота превышала 16 км, возникали трудности со снижением. Как рассказывал Петр Никифорович Белясник, поднявшись на 18 км, самолет упорно не снижался и стал терять высоту только после выпуска шасси и снижения скорости до границы возникновения тряски. Спуск был довольно продолжительный и, например, с высоты 19 км занимал около получаса. Усложнялся полет на больших высотах из-за малого диапазона эксплуатационных скоростей.