С началом проектирования изделия «М» ОКБ перешло на новую оргштатную структуру — конструкторские бригады стали отделами и были объединены в четыре конструкторских бюро. КБ-1 возглавил А.С. Корытин, КБ-2 —А.Н. Кессених, КБ-3 — Х.Д. Кудзиев, КБ-4 — А.К. Константинов. Первым заместителем Г.М. Бериева стал Г.С. Тришкин. Одновременно увеличилась численность специалистов, было начато строительство нового здания (в нем ОКБ размещается и поныне). А пока приходилось работать во временно приспособленных местах, где условия труда были не самые лучшие. Отдел лодки разместили в зале заседаний с бетонным полом и бетонным потолком, через который летом на чертежные доски капала смола с крыши.

Зал находился над литейкой, и когда шла заливка форм, газы поднимались вверх, и конструкторы вынуждены были спешно покидать свои места и, невзирая на погоду, открывать все окна.

Несмотря на сложности, работа продвигалась быстро, и 15 мая 1954 г. было утверждено заключение по эскизному Бе-10 с двумя двигателями А/1-7, а с 7 июня по 15 июля 1954 г. был рассмотрен макет. В том же месяце начались статические испытания планера летающей лодки «М».

Развернулось и строительство первого летного экземпляра самолета. Так как в то время ОКБ еще не располагало собственным сборочно-отработочным корпусом, то агрегатная и окончательная сборка самолета проходила в цехах соседнего авиационного завода № 86, выпускавшего в тот период Бе-6.

Координировал работу ОКБ и завода ведущий конструктор Я.С. Катураев. Для загруженного выпуском серийной продукции предприятия работа над экспериментальным самолетом оказалась весьма непростым делом, и все же в октябре 1955 г. опытный экземпляр Бе-10 был построен.

До Бе-10 все самолеты ОКБ испытывались тут же, в Таганрогском заливе, что приводило к перерыву в полетах, как только он замерзал. Бериев лично облетел на Бе-8 Черноморское побережье Кавказа и выбрал место для новой базы, где полеты можно было бы проводить круглый год. Свой выбор он остановил на г. Геленджик, где имелась превосходная бухта и оставшийся от воинской части бетонированный гидроспуск.

Именно сюда для проведения летных испытаний с 1 по 13 ноября 1955 г. был отбуксирован в специальном плавучем доке гидросамолет Бе-10. В Геленджике на специальном стенде была произведена стыковка агрегатов, после чего 20 декабря начались испытания.

При первой же гонке двигателей возникло весьма опасное явление. Воздействие мощных струй выхлопных газов вызывало настолько сильную вибрацию конструкции самолета, что в различных узлах хвостовой части машины появились трещины, самопроизвольно откручивались гайки, а трубопроводы и электрожгуты срывались со своих мест крепления.

Пришлось дополнительно отклонить оси выхлопных труб от бортов самолета еще на 3°, а также усиливать некоторые элементы каркаса лодки и оперения. Это позволило снизить уровень вибраций до допустимых пределов.

В воздух первый опытный Бе-10 с бортовым номером «10» впервые поднялся 20 июня 1956 г. Самолетом управлял экипаж в составе летчика-испытателя подполковника В.В. Курячего, штурмана B.C. Фадеева и бортрадиста Г.В. Галяткина. Полет длился 20 минут и прошел нормально.

Во второй полет Бе-10 отправился, пилотируемый летчиком-испытателем Г.И. Бурьяновым, который оставался командиром экипажа на всем протяжении заводских испытаний. Всего в их ходе выполнили 76 полетов, налетав 83 ч 33 мин. 20 октября 1958 г. этот этап в биографии Бе-10 завершился, и в тот же день начались совместные государственные испытания, продлившиеся до 20 июля 1959 г.

В них кроме первой опытной участвовала и первая серийная машина (бортовой номер 15). На опытном самолете определялись летные и мореходные данные, испытывались силовая установка и оборудование, а на первом серийном испытывалось вооружение, фотооборудование и автопилот. Общий налет опытного самолета к моменту окончания испытаний за 109 полетов составил 138 часов 33 минуты, а первого серийного — 91 час 31 минуту (65 полетов).

Испытания трижды прерывались, один раз в связи с перебазированием из Таганрога в Геленджик и дважды из-за выхода из строя двигателей.

В акте по результатам госиспытаний Бе-10 рекомендовался с определенными оговорками для принятия на вооружение авиации ВМФ СССР в качестве разведчика-торпедоносца. Однако отмечалось, что летные данные не полностью соответствуют тактико-техническим требованиям — самолет имеет максимальную скорость 910 км/ч вместо заданной 950—1000 км/ч, практический потолок не превышает 12 500 м вместо 14 000—15 000 м, практическая дальность полета равна 2895 км вместо 3000 км.

Основной причиной снижения летных данных стало несоответствие фактических параметров двигателя заявленным (см. таблицу). Испытатели также обратили особое внимание на частые отказы в работе силовой установки и малый межремонтный ресурс ТРД АЛ-7. Он составлял всего 40 ч.

По мнению летчиков-испытателей Н. Сизова, М. Власенко и Г. Бурьянова, самолет обладал довольно неплохими летными и мореходными характеристиками, позволявшими эксплуатировать его при высоте волны до 0,8 м, он доступен летчикам средней квалификации и мог быть рекомендован для эксплуатации в строевых частях.

Тяговооруженности АЛ-7 вполне хватало для продолжения полета на одном двигателе на высоте до 6000 м с полетной массой 43 000 кг. В числе недостатков, кроме указанных выше, отмечались невозможность взлета с боковым ветром более 7 м/с, недостаточная надежность автопилота АП-5-2М, недостаточный обзор из кабины летчика.

Кроме того, на скоростях ниже 400 км/ч у гидросамолета имелась тенденция к сваливанию в штопор через правую плоскость крыла. Установленная на борту Бе-10 РЛС «Курс-М» еще не прошла государственные испытания.

При оценке тактических характеристик новой машины было отмечено, что по своим ЛТХ Бе-10 не уступает современным сухопутным реактивным самолетам и его тактический радиус позволяет ему действовать против авианосных ударных групп вероятного противника, но со времени выдачи ТЗ (ноябрь 1953 г.) условия и средства войны на море существенно изменились, все большее значение стали играть управляемые ракеты.

На испытаниях выявились два серьезных дефекта: попадание воды в воздухозаборники силовой установки и помпаж двигателей при стрельбе из носовых пушек. Из-за этого взлеты, посадки и маневрирование на воде были возможны только при высоте волны 0,8 м и скорости ветра до 12 м/с, что было значительно ниже ТТТ.

В ОКБ-49 начались интенсивные поиски решения возникших проблем. На специальном стенде отрабатывались способы защиты от попадания воды в воздухозаборники, и экспериментально определялась предельно допустимая разовая «порция» влаги с точки зрения устойчивости работы компрессора (оказалось, что достаточно всего 10 л воды, чтобы заглушить двигатель).

На опытном экземпляре Бе-10 кустарным способом удлинили, одновременно изогнув немного вверх, воздушные каналы мотогондол. Для того, чтобы избежать затекания дождевой воды, вокруг воздухозаборника было установлено проволочное кольцо, препятствующее движению дождевых струй по носку.

Натурные эксперименты доказали эффективность принятых мер, после чего уже в заводских условиях доработали серийный Бе-10 № 8600302. На этой машине воздушные каналы были удлинены на 2010 мм, воздухозаборники подняты на 350 мм, шпангоут № 18 усилен. Воздухозаборник системы охлаждения и вентиляции передней гермокабины перенесли с правого борта лодки на палубу, куда вывели также стоявшую ранее на левом борту заливную горловину системы централизованной заправки топливом. Носовые пушки оснастили газоотводами.

В таком виде 26 декабря 1959 г. самолет предъявили на контрольные испытания. Они продлились до 25 апреля 1960 г. (всего было совершено 20 полетов с налетом 22 ч 52 мин.) и показали, что доработанный Бе-10 может взлетать и садиться при скорости ветра 16 м/с, зыби высотой до 0,8 м и ветровой волне высотой до 1,2 м.