К концу января 1928 г. уточненный проект был готов. 1 февраля его утвердил НТК УВВС, 6 февраля - руководство Авиатреста.
Согласно плану опытных работ на 1927-28 гг. требовалось изготовить один образец Р-5 для статических испытаний и два летных. Испытания планировали начать с 1 апреля 1928 г. Но к этому сроку уложиться не успели. Причинами стали и переделки по требованиям УВВС, и перегрузка маленького КБ другими работами, и необходимость приобретения некоторого оборудования и полуфабрикатов за рубежом. Так, колеса заказывали во Франции, мотор, прицелы и часть приборов везли из Германии, трубы легированной стали для шасси - из Англии.
Первый самолет выпустили на аэродром в конце августа. Своего летчика на заводе не было, и при необходимости приглашали пилотов из разных организаций. Чаще всего старались договориться с М.М. Громовым. Так поступили и в этот раз, причем из-за его занятости даже отсрочили первый полет. Машина поднялась в воздух 25 августа 1928 г. Громов провел всю программу заводских испытаний, на которых самолет летал без вооружения и части оборудования.
6 октября первый Р-5 попытались передать на Госиспытания в НИИ ВВС, но его не приняли, насчитав 29 дефектов. 26 октября самолет закатили в заводской ангар для доработок. В начале ноября его вернули в НИИ ВВС. На Р-5 совершил пробный полет В.О. Писаренко, затем быстро прошли повторные заводские испытания.
5 ноября самолет официально приняли в НИИ, а полеты начались с 22 ноября. Экипаж состоял из летчика Писаренко, летнабов Шаурова и Бакина, летавших попеременно. В горизонтальном полете удалось достичь максимальной скорости 208 км/ч, что было в пределах требуемого, а потолок 6060 м оказался меньше заданного. В отчете отмечалось, что при скорос1и более 200 км/ч самолет теряет путевую устойчивость - «виляние хвоста происходит с зажатой ножной педалью». Существенным дефектом являлось то, что руля высоты на посадке не хватало. Кроме того, из-за малого выноса шасси самолет имел тенденцию к капотированию. Летчик плохо видел вперед через мутный целлулоид козырька. Костыль был недостаточно прочен: его сломали в самом начале испытаний, на следующий день отремонтировали и опять согнули. Но было и хорошее. Длинный список недостатков в отчете неожиданно завершался мажорной нотой: «Одновременно с этим НИИ отмечает наличие… приятности в управлении самолетом».
Первый экземпляр самолета Р-5 на Государственных испытаниях. НИИ ВВС, осень 1928 г. На врезке - оперение этого самолета с килем характерной формы
Первый Р-5 15 января 1929 г. опять вернули заводу для доработок. После их окончания новый заводской летчик Б.Л. Бухгольц совершил на Р-5 несколько полетов. В рапорте он написал: «Самолет приятен в пилотировании и благодаря своей устойчивости не утомителен для пилота». Маневренность Бухгольц оценил как «весьма удовлетворительную».
Для улучшения путевой устойчивости решили нарастить вертикальное оперение и одновременно увеличить площадь рулей. Роговую компенсацию руля направления уменьшили по площади на 40%, а киль, наоборот, увеличили на 20%. При этом передняя кромка киля стала прямой, а не вогнутой. Ввели роговую компенсацию руля высоты, что уменьшило размеры стабилизатора. Вооружения на машине по-прежне- му не было, за исключением турели Тур-6бис под два пулемета «Льюис» обр. 1924 г. Доработки сделали самолет примерно на 30 кг тяжелее.
11 июня 1929 г. первый Р-5 приступил к дополнительным испытаниям в НИИ ВВС. Общий вывод о машине был благожелателен: «По сравнению с предыдущими испытаниями… летные качества ее улучшились…». Максимальная скорость чуть упала, а потолок возрос. «Самолет очень летуч и скорость теряет медленно», - отметил Писаренко. Устойчивость машины оценивалась как хорошая. Некоторая ее потеря («виляние», как тогда писали) начиналась лишь со скорости 270 км/ч, достигаемой только на пикировании. Тенденция к сваливанию не проявлялась. Самолет входил в штопор неохотно, правда, выходил из него с запаздыванием, но это сочли допустимым. Взлет и посадка давались просто, хотя садиться было немного сложнее, чем на Р-1. Обзор из кабин нареканий не вызывал. Вообще участникам испытаний машина понравилась.
Р-5 сравнивали с импортными самолетами Фоккер CVE, Бреге Br 19В2 и отечественным Р-ЗЛД. Превосходя все их по взлетному весу и скорости, он продемонстрировал хорошую маневренность и неплохую скороподъемность.
Конечно, выявили и недостатки. Опять отметили тенденцию к капотированию на посадке. Выхлопные газы попадали в открытые кабины. Разбалтывались панели капота. Отсутствовал дренаж для слива скопившейся в фюзеляже воды, что могло привести к быстрому загниванию древесины. Управление в кабине летнаба оказалось неудобным (слишком высоко подняли педали), к тому же там стоял лишь макет приборной доски.