Pierwszy prototyp, oznaczony I-300, oblatany został 24 kwietnia 1946 r. przez pilota Aleksieja Grinczika, jako pierwszy samolot odrzutowy zaprojektowany w ZSRR (Godzinę później, do pierwszego lotu wystartował Jak-15). Dwa miesiące później, 24 czerwca 1946 r. na samolocie I-300 pobity został w ZSRR rekord prędkości, na wysokości 4500 m osiągnięta została prędkość 911 km/h. Prowadzone badania wykazały pewne wady samolotu, polegające m.in. na dużych drganiach kadłuba i skrzydeł, przy tak dużej prędkości. 11 lipca 1946 r. podczas pokazu lotniczego doszło do katastrofy: samolot, pilotowany przez Grinczika rozbił się na oczach przedstawicieli wojska. Nie przeszkodziło to jednak w prowadzeniu dalszych prac. Zbudowano następne dwa prototypy, oznaczone symbolami F-2 i F-3. Na F-3 pilot doświadczalny Mark Gałłaj pobił wkrótce rekord prędkości, osiągając 923 km/h.
Badania wykazały zalety samolotu: dużą prędkość, sterowność, łatwość pilotażu, jakkolwiek liczne wady (m.in. problemy ze stabilnością lotu) wymagały poprawek. Samolot został skierowany do produkcji seryjnej, którą podjął od grudnia 1946 r. zakład nr 1 w Kujbyszewie.