5 февраля 1934 г. «дублер» сдали на испытания – заводские и Государственные одновременно. Самолет летал на лыжном шасси. Пилотировал его летчик-испытатель А.И. Филин, впоследствии начальник НИИ ВВС. Большая мощность двигателя у земли и улучшенная аэродинамика сказались на характеристиках истребителя. На малых высотах летные данные улучшились: скорость на высоте 1000 м поднялась сразу на 50 км/ч, уменьшилось время виража, возросла скороподъемность. Но зато с подъемом на высоту показатели ухудшились: практический потолок понизился, а на 5000 м И-14бис проигрывал первой машине по скорости почти на 40 км/ч. В ходе испытаний выявился перегрев двигателя, на некоторых режимах возникала заметная тряска. Тем не менее, уже на предварительном этапе испытаний сделали вывод: «… выявленные летные качества самолета позволяют дать заключение о необходимости начала серийной постройки…».
26 февраля впервые отстреляли на земле АПК-11. Из правой пушки сделали 24 выстрела. На каждый выстрел пришлось ровно по одной вылетевшей заклепке.
Ожидалось, что на колесах И-14 и И-14бис смогут показать гораздо лучшие данные. Для ускорения перехода с лыж на колеса обе машины решили отправить в Крым. 22 марта разобранные истребители по железной дороге доставили на станцию Мекензиевы горы, перевезли на аэродром летной школы в Каче и собрали. Первым к испытаниям подготовили «дублер». 28 марта летчик-испытатель ЦАГИ провел сдаточный полет; не совсем удачный – в воздухе сорвало капот бензобака. Его поставили на место, и Филин совершил на «дублере» приемочный полет С 30 марта начались полеты на И-14 с «Меркьюри». На обеих машинах по очереди летал Филин. Прирост скорости на колесах действительно оказался весьма существенным. На высоте 5000 м И-14бис показал 353.5 км/ч, в то время как на лыжах он давал всего 296 км/ч. На той же высоте И-14 показал скорость 391 км/ч против 330 км/ч. Разница в летных данных на высоте двух модификаций определялась высотностью двигателей: «Меркьюри» на 5000 м развивал 560 л.с. а «Циклон» – только 420 л.с. Но основной упор делали все-таки на модификацию с американским мотором, так как именно его собирались выпускать по лицензии в СССР. Эту машину опробовали всесторонне. Особый упор сделали на устранение недостатков, выявленных ранее на первом экземпляре.
Новый фонарь стал удобнее, но обзор вперед и вверх оказался недостаточным. Устойчивость истребителя стала гораздо лучше. По отзывам Филина: «… идет по прямой с полностью брошенным управлением». Но в то же время «дублер» стал строже на виражах, чаще срывался в штопор. Новый механизм уборки и выпуска шасси показал себя куда лучше старого. Теперь для подъема стоек шасси летчик должен был сделать 35 оборотов штурвалом. Подъем занимал около одной минуты, выпуск – 15-20 с. Это было уже приемлемо. Но выявили неприятный момент – при выполнении фигур пилотажа, при перегрузках более 4-5 единиц, шасси заклинивало (так называемое «яблоко» подкоса заедало в деформировавшейся направляющей трубе). Посадка на И-14 вообще была делом нелегким. В отчетах по испытаниям отмечалось. -Техника выполнения посадки… трудна и требует высокой квалификации летного состава». Причиной являлось то, что позаимствованный от АНТ-б профиль крыла давал резкое уменьшение подъемной силы при посадочных углах атаки И-14 Кроме того, уменьшение колеи шасси привело к тому, что машина стала раскачиваться на пробеге.
Самолет И-14 бис с мотором "Циклон" на заводских испытаниях. Февраль 1934 г. Этот же самолет представлен на верхних фото .
Большое внимание уделили испытаниям вооружения «дублера» 113 выстрелов сделали из правой ДРП (левая была макетной). Опять летели заклепки. После каждой серии выстрелов приходилось менять лампу хвостового навигационного огня. Стрельба из ДРП также расшатывала зализ стабилизатора, «выползавший» из-под шурупов крепления. Опробовали подкрыльевые бомбодержатели, с них сбрасывали 10-кг бомбы с пикирования под углом 50-60°.
Испытания закончились 22 апреля. В НИИ ВВС с гордостью констатировали: «Выпуск самолетов И-14 подтверждает положение, указывающее на то, что Советское самолетостроение в области конструкции истребительного самолета доаи\ ли заграничного уровня». Относительно И-Ибис сделали вывод: «… может быть представлен к введению на вооружение ВВС РККА- По результатам испытаний ГУАП было предложено к 15 ноября 1934 г. предоставить самолет-эталон для серийного производства в 1935 г. На нем требовалось установить усовершенствованный двигатель модификации SR-1820-F3 (в СССР его запускали в серию под обозначением М-25), крыло с новым профилем, увеличить колею шасси по сравнению с И-14бис. поставить радиостанцию 15-СК1.