В рамках первого этапа заводских испытаний М-4 выполнил 28 полетов, а после доработок — еще 18. Советский бомбардировщик опередил на несколько месяцев своего главного конкурента — американский B-52.
Серийное производство самолета продолжалось до 1957 года. Вначале предполагалась большая серия — до 200 единиц, но уже в 1955 году появилась новая модификация — 3М. Все М-4 были переоборудованы в