На линейных кораблях проекта 23 (типа «Советский Союз») базировалось бы четыре самолета КОР-2, для двух из которых предусматривался ангар в кормовой части. Там же устанавливалась и катапульта. Первые два корпуса («Советский Союз» в Ленинграде на заводе № 189 и «Советская Украина» в Николаеве на заводе № 198) официально заложили еще в 1938 г. Еще два линкора «Советская Белоруссия» и «Советская Россия» позже заложили на заводе № 402 в Молотовске. Окончательно же предполагалось в 1938–1942 гг. построить шесть линкоров проекта 23.
Еще на этапе проектирования КОР-2 для согласования некоторых вопросов, касающихся размещения самолета на линкоре, Г.М. Бериев выезжал в Ленинград. где обсуждал все эти спорные моменты с главным инженером КБ Балтийского завода и главным конструктором проекта 23 Б.Г. Чиликиным.
Для обеспечения стрельбы орудий главного калибра линкоров и крейсеров за пределами прямой видимости КОР-2 планировалось оснастить прибором системы Крылова, конструктивно состоящим из двух авиационных оптических прицелов для бомбометания системы Герца (намечалась лишь некоторая переделка механизмов). Прибор предназначался для определения местоположения своего корабля и корабля-цели относительно самолета в полярных координатах — наклонная дальность и пеленг.
Сложность такого способа заключалась в том, что на КОР-2 имелся только один наблюдатель, который не мог одновременно визировать два корабля. Из этого положения вышли легко — один прицел установили в диаметральной плоскости перед кабиной пилота. Второй член экипажа мог непрерывно визировать свой корабль другим прицелом, снимать отсчеты и передавать их по радио на борт корабля в центральный артиллерийский пост.
Запуск КОР-2 (впрочем, с выходом в декабре 1940 г. приказа НКАП № 704 «О переименовании боевых самолетов» КОР-2 получил обозначение Бе-4) в серийное производство совпал с очередными организационными изменениями в советской авиапромышленности. Морское самолетостроение было решено сконцентрировать севернее Москвы, в районе системы искусственных водохранилищ (Московское море) и канала Москва — Волга. Поэтому в марте 1941 г. ЦКБ МС было переведено на Савеловский машиностроительный завод № 288 (г. Кимры, Калининской обл.). До этого предприятие выпускало агрегаты планера самолета Су-2 и было филиалом авиационного завода № 30. Теперь завод стал самостоятельным и получил номер № 288.
Испытания первых двух прототипов тем временем продолжались. Совместным приказом наркомов ВМФ Н.Г. Кузнецова и авиационной промышленности
А.И. Шахурина от 17 мая 1941 г. для проведения государственных испытаний самолета Бе-4 и катапульты ЗК-1 назначалась комиссия, в которую вошли главный конструктор самолета Г.М. Бериев, конструктор катапульты П.И. Бухвостов и старший научный сотрудник ЦНИИ-45 Н.Я. Мальцев. Катапульта была установлена на плавучий стенд и испытана при помощи 3-тонной болванки. Сам самолет испытывали уже после начала войны, в период с 23 июля по 6 августа 1941 г. Первый полет состоялся уже 31 июля, причем материальная часть готовилась в Гребном порту, а запускался самолет в районе Ораниенбаума. Испытания прошли успешно, однако работа корабельного оборудования оставляла желать лучшего.
Параллельно шло строительство серийных корабельных разведчиков. Первоначальное количество Бе-4, которое предстояло выпустить на заводе № 288, было определено в 20 экземпляров. Первый серийный самолет с заводским номером 28801 был готов 11 августа 1941 г. В отличие от опытных машин установили менее мощный (1000 л.с.), однако обладающий большим ресурсом двигатель М-62. Кроме того, в конструкцию и оборудование самолета были внесены некоторые доработки. В частности, появился механизм аварийного сброса фонаря кабины пилота, установлена бронеспинка, радиостанция РСМР-3 заменена на РСБМ-бис, а фотоаппарат АФА-27 на АФА-27Т.
Но служба этой машины оказалась недолгой. 9 сентября при выполнении шестого по счету полета этот Бе-4 разбился. Пилотировал самолет Н.П. Котяков, причина катастрофы — «зеркальная поверхность воды» (полный штиль и солнечный блик), которые и привели к тому, что самолет на высокой скорости врезался в воду. Котяков и инженер КБ Морозов спаслись, а воентехник 1 ранга Сукачев утонул вместе с самолетом. Однако в аварийном акте особо подчеркивалось общее мнение, что «машина хорошая».
14 сентября 1941 г. С.Б. Рейдель поднял в воздух второй серийный Бе-4 (заводской № 28802). Всего за время испытаний, продолжавшихся до 10 октября, было выполнено 49 полетов с общим налетом 10 часов 3 минуты. В летно-пилотажной оценке самолета отмечено, что «Бе-4 является простой в пилотировании машиной, вполне рассчитанной на летчика средней квалификации, и на рулежке самолет прекрасно управляем за счет эффективного водяного руля».