Серийный самолёт № 0201 пилотировал лётчик испытатель ЛИИ МАП О. Г. Кононенко, а опытный № 04 — лётчик-испытатель НИИ ВВС полковник В. П. Хомяков.
В настоящее время самолет №0201 находится в музее ОКБ имени А.С.Яковлева. Два образца с бортовыми номерами 37 и 38 можно увидеть на открытой площадке нашего музея.
В ходе серийного производства самолет постоянно совершенствовался. Параллельно с серийным производством и освоением Як-36М продолжались испытания его прототипов. После завершения программы ГСИ прототип №03 был передан в ВВИА им. H.Е.Жуковского для отработки отвода горячих газов двигателя, а Як-36М №04 служит наглядным пособием для студентов МАИ. В 1976 г. весь ассортимент оружия на опытном самолете Як-36М №01 (бортовой “05”) и серийном №0308 прошел проверку на полигоне “Багерево” (Крым) и на ТАКР “Киев” в условиях воздействия морского климата и электромагнитных полей радиотехнических станций корабля. Результаты оказались положительными.
В мае 1976 года шесть строевых лётчиков получили допуск на полёты с палубы корабля.