Период подготовки технической документации для изготовления нового самолета в основном закончился осенью 1938 г. В числе прочего были проведены соответствующие консультации с ЦАГИ на предмет возникновения нежелательных вибраций. В частности, специалисты ЦАГИ, рассмотрев представленные расчеты, определили для крыла с использованным модифицированным профилем Clark YH, критическую скорость полета в пределах 500-550 км/ч. При этом, максимальная полетная скорость не должна была превышать значения 0,9 критической скорости, то есть составлять порядка 450-495 км/ч. Не известно, дорабатывалось ли крыло после этих выводов, однако полетная скорость построенного самолета на практике заметно превысила указанные значения.
В ходе доработки эскизного проекта самолета "№22" определили три основных его предназначения:
1. Одноместный истребитель, вооруженный двумя пушками ШВАК, расположенными под фюзеляжем и тремя пулеметами ШКАС, два из которых должны были стрелять через полые валы редукторов двигателей М-103.
2. Ближний двухместный разведчик с двумя пулеметами ШКАС, один из которых разместили неподвижно в носовой части фюзеляжа, а второй - на шкворневой установке у стрелка-наблюдателя для обороны задней полусферы. Помимо специального оборудования (радиостанция "Двина", фотоаппарат АФА-19) разведчик мог взять 8x20 кг бомб.
3. Скоростной бомбардировщик имел такое же, как у разведчика стрелковое вооружение. Бомбовое вооружение составляло 6x100 кг бомб в фюзеляже.
Полное оформление проекта самолета "№22" завершилось в конце 1938 г. Тогда же в основном закончили поверочные расчеты рабочих чертежей, произвели продувки аэродинамических моделей. Основные летные характеристики изменились и по отдельным показателям стали выглядеть несколько скромнее первоначальных замыслов: максимальная скорость - 550 км/ч; дальность полета - 1800 км; потолок 10000 м.
Назначенный ведущим инженером по самолету "№22" Е.Г.Адлер вспоминал, что, не смотря на заявленные военные специализации, строился он скорее как опытный скоростной образец. Предполагалось, что все основные дополнительные усовершенствования, включающие установку вооружения и специального оборудования, будут проведены в случае подтверждения успешности летных испытаний. Конструктивно самолет "№22" полностью соответствовал технологии, отработанной в КБ Яковлева: сварной ферменный фюзеляж из стальных труб и деревянное неразъемное крыло с фанерной обшивкой.
Изготовление опытного образца велось достаточно быстро и в основном завершилось до конца 1938 г. Готовность и комплектность установленных агрегатов можно оценить по тому, что 31 декабря, в 23.00, т.е. буквально за час до наступления нового, 1939 года самолет закатили на весы для определения центровки. Затем в течение месяца велась кропотливая и напряженная подготовка к проведению летных испытаний. На аэродром самолет привезли 31 января 1939 г. К 5 февраля устранили оставшиеся недочеты, провели гонку двигателей, после чего летчик-испытатель Юлиан Пионтковский выполнил ряд рулений и несколько небольших подлетов. Первый вылет опытного образца состоялся в период между 5 и 10 февраля 1939 г. Однако полноценные полеты начались позднее, после того как устранили все недоработки в системе охлаждения двигателей. Когда систему довели, в одном из полетов Пионтковский достиг полетной скорости 570 км/ч. После уточнения и внесения поправок с учетом погрешностей выяснилось, что скорость составила 560 км/ч. Хотя это значение заметно не дотягивало до ранее заявленных 600 км/ч, однако полученный результат расценивался как весьма высокое достижение. Действительно, самолет "№22" оказался на тот момент самым скоростным советским летательным аппаратом, его полетная скорость на 100 км/ч превышала максимальную скорость основного одномоторного истребителя И-16.
Практически сразу сведения о достигнутых результатах были предоставлены руководству промышленности и начальнику ВВС Я.В.Смушкевичу. Далее информацию о двухмоторном самолете с небывалыми скоростными характеристиками передали в Кремль и 27 апреля А.С.Яковлева вызвали на прием к И.В.Сталину. Впоследствии Яковлев писал: "Сталин, Молотов и Ворошилов очень интересовались моей машиной ББ (на самом деле название ББ еще не использовалось - М.М.) и все расспрашивали, как это удалось при таких же двигателях и той же бомбовой нагрузке, что и у СБ, получить скорость, превышающую скорость СБ. ... Сталин все ходил по кабинету, удивлялся и говорил: - Чудеса, просто чудеса, это революция в авиации".