В августе 1939 г. состоялась защита макета бомбардировщика, и спустя полгода его выкатили из ворот сборочного цеха. Моторы М-106 так и не появились.
Первый полет выполнил летчик Н. П. Шебанов с менее мощными двигателями М-105. Тем не менее первые же результаты вызвали восторженные отзывы. По мнению летного состава, управление самолетом было простое, отмечались хорошая устойчивость и отличный обзор из кабин. Техники подчеркивали простоту и удобство эксплуатации машины. В сентябре 1940 г. ДБ-240 предъявили в НИИ ВВС. Ведущими по машине назначили инженера Фингерова, летчиков Л. П. Дудкина и М. А. Нюхтикова, штурманов Н. П. Цветкова и С. З. Акопяна. Облетали самолет П. М. Стефановский, Малышев, Н. И. Шауров, П. И. Никитин и И. Д. Соколов.
Оборонительное вооружение состояло из пулемета БС с боезапасом 200 патронов на убираемой в крейсерском полете в фюзеляж верхней турели ТАТ-БТ и двух ШКАСов на носовой (НУ) и люковой (ЛУ) установках с боекомплектом по 1000 патронов на ствол. Бомбовая нагрузка доходила до 4 т. Бензобаки, вмещавшие 6300 л, обеспечивали дальность 4100 км при взлете с перегрузочным весом. По максимальной скорости 455 км/ч, полученной на заводских испытаниях, самолет уступал разве что фронтовым бомбардировщикам.
Но вскоре выяснилось, что топливные баки на машине не защищены протектором, а это значит, что в случае их прострела вероятность возникновения пожара достаточно велика. Да и при самом благоприятном исходе утечка горючего оставляла мало шансов для выполнения задания. Колеса не соответствовали полетному весу машины. Отсутствовали отопление кабин экипажа и противообледенительные устройства носков крыла и лопастей винтов.
Тем не менее самолет с экипажем из четырех человек по многим характеристикам оказался не хуже дальних бомбардировщиков тех лет, состоявших на вооружении в Германии, Великобритании и США. Наличие разнесенных килей, крупнокалиберного пулемета, а также двух стрелков в задней кабине обеспечивало оборону в задней полусфере лучше, чем на скоростном бомбардировщике СБ и дальнем ДБ-3. Самолет обладал хорошей путевой, но недостаточной поперечной устойчивостью, выражавшейся в раскачке с крыла на крыло. В продольном отношении самолет становился неустойчивым во время набора высоты при работе двигателей на режиме максимальной мощности и центровке, большей 28,5 % средней аэродинамической хорды, в горизонтальном полете — с центровками больше 30 %, а на планировании — свыше 34 %. Отмечались хорошие обзор из кабины экипажа и схема оборонительного огня, несложность взлета и посадки.
В выводах отчета по результатам госиспытаний, завершившихся 15 октября, в частности, говорилось: «Максимальная горизонтальная скорость, равная 445 км/ч с убранными верхней и нижней стрелковыми установками, лишь на 16 км/ч больше серийного самолета ДБ-3Ф… и одинаковая с Ю-88 и Дорнье 2ЮМО-601.[1]
С неубирающейся верхней стрелковой установкой, с которой… ДБ-240 фактически строится, максимальная горизонтальная скорость равна 437 км/ч, а с неубирающейся верхней стрелковой установкой и с выпущенной ЛУ максимальная скорость равна 430 км/ч…
При 2400 об./мин моторов, при которых только и возможно летать летом, вследствие их перегрева, практический потолок с нормальным полетным весом 11 300 кг равен 8600 м…
Самолет имеет недопустимо тяжелое управление, которое необходимо облегчить. При вынужденной сдаче[2] одного мотора летчик может легко справиться с положением и управлять самолетом».
Отмечался продолжительный разбег, требовавший не только больших аэродромов, но и бетонированных взлетно-посадочных полос длиной до 1300 м. Большое количество нареканий имелось и в адрес стрелковых установок, отличавшихся сложностью и неудобством в эксплуатации. Требовало доводки и бомбовое вооружение.
В заключение отчета говорилось: «Без устранения основных дефектов самолет ДБ-240 не может быть допущен для эксплуатации в строевых частях…
Для быстрейшей доводки и отработки самолета… необходимо провести войсковые испытания с моторами М-105, обязав завод № 18 предъявить [бомбардировщики] к 1 декабря 1940 г.».