Już w styczniu 1952 roku, przed oblotem, władze zdecydowały o produkcji seryjnej śmigłowca, którą przewidywały uruchomić w kolejnym roku. Między 1953 a 1955 rokiem powstały jednak tylko trzy śmigłowce serii próbnej. Pierwszy z nich skierowano do badań naziemnych w miejsce prototypu, który spłonął w 1953; również drugi prototyp uległ 19 lutego 1953 katastrofie. W toku poprawek, w 1956 roku na trzecim egzemplarzu zamieniono wąskie stateczniki o trapezowym kształcie, w układzie V, przez stateczniki poziome o lekkim wznosie z prostokątnymi statecznikami pionowymi na końcach.
Wiosną 1955 roku śmigłowiec ukończył badania państwowe z dobrym wynikiem i został rekomendowany do przyjęcia na uzbrojenie. W lipcu tego roku Jak-24 zostały po raz pierwszy zademonstrowane publicznie, demonstrując wysadzenie desantu podczas pokazów na lotnisku w Tuszyno. 17 grudnia 1955 Jak-24 ustanowił dwa światowe rekordy udźwigu, podnosząc 2000 kg ładunku na wysokość 5082 m i 4000 kg na wysokość 2902 m. W międzyczasie produkcję seryjnych śmigłowców władze zamierzały umieścić w Saratowie, lecz następnie zmieniono plany i zlecono ją ponownie zakładom nr 272 w Leningradzie.