Испытания показали, что ЦКБ-МС-1, по сравнению с МБР-2 с двигателем М-17, имеет большие скорости полета и потолок, лучшую скороподъемность, но меньшую дальность полета (см. таблицу). В отчете по испытаниям особо отмечено, что конструкторам ЦКБ удалось устранить на ЦКБ МС-1 вибрацию хвостового оперения и неравномерное давление на педали управления, недостатки, выявленные при испытаниях МБР-2-М-17 (№ 31001).

Летно-пилотажная оценка, данная заводским летчиком-испытателем П.А. Номаном, тоже была весьма благоприятной, в частности он отмечал, что «взлет нормальный. Тенденций к развороту нет. При волне до 0,5 м и ветре свыше 5 м/с резких ударов в днище нет. Посадка самолета аналогична посадке МБР-2, за исключением того, что давление на педали равномерное. При накате и волне до 0,5 м резких ударов в днище не ощущается». Правда, он же указал, что установка на самолете фонаря пилотской кабины ухудшила обзор «вбок-назад».

Из других недостатков, наиболее серьезным и самым прямым образом влиявшим на боеспособность самолета, был дефект топливной системы самолета. На виражах и планировании в магистралях бензосистемы падало давление, и мотор начинал глохнуть. Кроме того, было отмечено не очень удобное капотирование мотора и то, что изнутри кабины без посторонней помощи закрыть фонарь очень трудно.

8 июня 1936 г. ЦКБ МС-1 под обозначением МБР-2-М-34Н был передан в Авиационный Научно-испытательный институт Морских Сил РККА на государственные испытания, закончившиеся 3 июля. Летал на МБР-2-М-34Н летчик-испытатель военинженер 3 ранга С.А. Коровицкий. Самолет испытывался в двух вариантах: как ближний разведчик, с нормальным взлетным весом (вариант «А»), и в перегрузочном варианте (вариант «В») как легкий бомбардировщик.

Военные испытатели отметили, что МБР-2-М-34Н по своей максимальной скорости, практическому потолку и скороподъемности удовлетворяет заданным тактико-техническим требованиям. По сравнению с МБР-2-М-17 увеличились максимальная скорость, скороподъемность и потолок, мореходные качества гидросамолета при этом практически не изменились. К недостаткам отнесли ухудшившиеся взлетно-посадочные характеристики: прежде всего увеличенную взлетную и посадочную скорости, возросшую длину разбега, а также меньшую техническую дальность.

Критике подвергся ухудшившийся обзор из кабины пилота, а его, согласно техническому заданию, требовалось улучшить, неудовлетворительный монтаж помпы-ветрянки бензосистемы и крепления капотов мотора, отсутствие системы аварийного слива горючего. На опытной машине выявилась непригодность бомбодержателей Дер-31 и Дер-32 к эксплуатации в морских условиях, поскольку они интенсивно ржавели и отказывали. На государственных испытаниях МБР-2-М-34Н опять возникли, казалось бы, уже изжитые вибрации киля и подкосов стабилизаторов, что тоже было отмечено в отчете.

По результатам испытаний был сделан вывод, что «опытный самолет МБР-2-М-34Н не доведен для нормальной эксплуатации строевыми частями и не может служить эталоном серии заказа 1936 г.». Тем не менее, потребность в новых гидросамолетах была так велика, что летающая лодка была запущена в серию, с условием устранения всех выявленных в ходе испытаний дефектов, став основной и наиболее массовой модификацией МБР-2.

Головную серийную машину, требовалось предъявить на повторные испытания к 1 ноября 1936 г. В период испытаний войсковой серии планировалось уточнить возможности полетов в строю, ночью и в облаках, установить предельную высоту волны для взлета и посадки, провести стрельбы из бортового оружия и бомбометания на больших скоростях и высотах.

Опыт крупной серии показал, что первенец Г.М. Бериева отличался хорошей технологичностью и был достаточно дешевым и легким в производстве. Нормальный технологический процесс изготовления МБР-2 от момента закладки лодки до облета готового самолета занимал 3,5 месяца. Но реально этот срок чаще всего не выдерживался. Если снабжение материалами, несмотря на напряженное положение с поставками на завод фанеры, было более-менее сносным, то ритмичный выпуск летающих лодок сдерживался хронической нехваткой приборов и оборудования. Не хватало турелей, распределительных коробок РРК-500, самолетных переговорных устройств СПУ-3, радиаторов, стекла «триплекс», целлулоида и воздушных винтов.

Еще хуже положение было с радиостанциями и аэрофотоаппаратами. Многие МБР-2 сдавались военной приемке без них, под гарантийные письма завода с обязательством дослать недостающее прямо в воинские части. Поэтому часть летающих лодок выпуска 1936 и 1937 гг. была укомплектована радиостанциями только в 1938 г.!

В процессе серийного производства ЦКБ МС продолжало совершенствовать своего первенца. Весной 1937 г. на заводские испытания был предъявлен модернизированный МБР-2-АМ-34НБ (№ 31422). Летающая лодка получила неподвижный стабилизатор, закрепленный под углом —30° относительно хорды крыла, и триммеры, установленные на рулях высоты. Зализы между килем и стабилизатором были сделаны по типу корабельного разведчика КОР-1.

В бензосистеме самолета был убран насос-ветрянка, имевший свойство часто ломаться в полете. Теперь бензин из основных баков подавался в расходный бак коловратной помпой, находящейся на двигателе справа по полету. Из расходного бака бензин забирала помпа «Хорнет», находившаяся на двигателе слева по полету, и подавала его непосредственно в карбюратор. Кроме того, была увеличена емкость основных бензиновых баков в центроплане. Теперь каждый из них вмещал 388 л топлива.

Маслосистема самолета № 31422 отличалась от серийных машин тем, что вместо одного маслобака, находящегося внутри кольцевого водяного радиатора (на его место поместили расходный бензиновый бак), были поставлены два бака емкостью по 30 л, по бокам двигателя. Запасной маслобак в лодке гидросамолета оснащался системой подогрева масла. Фотоаппарат «Потте-1 Б» заменил более современный АФА-13, который был перенесен вместе с радиостанцией в заднюю кабину и установлен между шпангоутами № 19 и № 20 по правому борту лодки на доработанной турели.

По результатам испытаний, проведенных совместно с представителями НИИ морской авиации с 25 апреля по 5 мая 1937 г., было решено неподвижный стабилизатор с триммером на руле высоты принять к установке на серийных машинах после устранения недостатков. Новая бензосистема, благодаря отсутствию ветрянки, оказалась проще в эксплуатации. Однако военные сочли ее менее надежной по сравнению со старой системой, предложив заводу № 31 улучшить конструкцию помпы-ветрянки.

Маслосистему тоже решили модернизировать по опыту испытаний самолета № 31422, прежде всего установив систему подогрева масла. В серию пошла и новая установка с АФА-13, но из-за проблем с центровкой ее оставили в передней кабине. На МБР-2 поздних серий выпуска вместо радиостанций РРК устанавливались РСР, РСРМ, и фотоаппараты АФА-24.

К 1940 г. стало окончательно ясно, что все модернизации уже не могут дать «вторую молодость» окончательно устаревшему гидросамолету. Созданный в ЦКБ МС для замены МБР-2, новый морской разведчик МБР-7 в серию не пошел. Поэтому производство «амбарчиков» во второй половине 1940 г. было прекращено, так как по решению Правительства СССР от 10 октября 1940 г. завод № 31 полностью переходил на выпуск истребителей ЛаГГ-3.