Як-28П комплектовался катапультными креслами К-5 со шторкой, разработанными в ОКБ специально для сверхзвуковых самолетов. Первоначально кресло К-5 снабжалось складным металлическим забралом. Однако вероятность отказа механизма его уборки послужила причиной для его модификации. Надо отметить, что впервые в практике бомбардировочной авиации члены экипажа Як-28 облачались в скафандры, надежно защищающие их при разгерметизации, а при катапультировании – от набегающего потока воздуха.
Заводские испытания опытного Як-28П, построенного на опытном заводе № 115 в Москве, проходили с июля по сентябрь 1962 года. Ведущими по машине были инженер Б. Б. Соловьев, летчик В. М. Волков и оператор Н. М. Шиповский.
С 23 ноября начался этап государственных испытаний комплекса Як-28П-8М1, затянувшийся до сентября 1964 года. К тому времени в испытаниях участвовали шесть машин, на которых выполнили в общей сложности свыше 450 полетов. В ходе них получили максимальную скорость 1840 км/ч на высоте 12 500 метров, практический потолок – 16 км и дальность – 2150 км, что было ниже расчетных данных. В государственных испытаниях комплекса принимали участие ведущие летчики П. Ф. Кабрелев, В. Н. Баранов, Г. И. Думитраш, Довбаш, вторые пилоты Замаев, М. И. Бобровицкий, Г. Ф. Бутенко, облетали самолет С. А. Микоян и А. А. Манучаров.
Кроме основной программы для проверки доработки системы вооружения и расширения боевых возможностей самолета по решению руководства ГКАТ, ВВС и ПВО провели дополнительные летные испытания. Их целью было исследование возможности перехвата низколетящих целей ракетами с радиолокационной ГСН и проверка взаимного влияния различной подстилающей поверхности на аппаратуру радиоуправления и вооружение Як-28П.
Тогда же определили характеристики устойчивости и управляемости самолета при раздельном включении форсажных режимов двигателей на малых высотах и по выбору оптимальных режимов набора высоты 12 км на форсаже, испытали опытную систему К-98 при пусках ракет в переднюю полусферу и исследовали причины неустойчивости работы тепловых ГСН ракет К-8М1.