Прежде чем Хрущев принял роковое для штурмовика решение, успели построить порядка пяти прототипов Ил-40. На снимке — Ил-40-II. Одной из проблем, которые выявились в ходе летных испытаний первого прототипа реактивного штурмовика, стал помпаж двигателей при стрельбе из пушек. На втором прототипе воздухозаборники двигателей были сделаны в носовой части фюзеляжа. Опыт работ по Ил-40 позволил специалистам КБ спроектировать неординарный самолет Ил-102, который являлся единственным реальным конкурентом Су-25. Ко времени появления Ил-102 штурмовик Сухого обрел много сторонников, поэтому «золушки» у ильюшинцев опять не получилось.

Конкурентам штурмовика Т8 являлся разработанный в КБ Ильюшина самолет Ил-102. Изначально самолет имел обозначение Ил-42. Экипаж Ил-102 состоял из двух человек Самолет сфотографирован на выставке в Жуковском, где он был показан с полным ассортиментом подвесного вооружения. Отличительная особенность — наличие кормовой двухствольной пушечной установки калибра 23 мм. Ил-102 проиграл соревнование с Т8. Попытка реанимировать программу ильюшинского штурмовика успеха не имела.

Прочностные испытания прототипа Т8-0 начались 12 сентября 1974 г. Прототип Т8-1 был перевезен с Ходынки на ЛИС ОКБ в Жуковский в декабре. Летчик-испытатель B.C. Ильюшин выполнил несколько скоростных рулежек, 11 января 1975 г. в ходе такой рулежки он оторвал от полосы носовое колесо. Первый полет планировался на 13 января, он не состоялся по причине несчастливого 13 числа — резко повысился уровень вибраций лопаток турбины одного из двигателей. После ремонта двигателя Ильюшин 22 января 1976 г. впервые поднял будущий Су-25 в небо.

Уже в первом полете выявилось чрезмерно тугое управление по крену, так как в системе управления не предусматривалась установка бустеров. Вообще же проблемы с управляемостью по крену лежали гораздо глубже. Медвежью услугу разработчикам в какой уже раз оказали скороспелые реформы Хрущева, прервавшие эволюционное развитие штурмовиков. Элероны самолета Т8 проектировались точно так же как и элероны сверхзвукового истребителя — с большой хордой и малой длиной, в то время на околозвуковых скоростях предпочтительны элероны с короткой хордой и большой длиной. Конструкторы просто не задумывались о таких тонкостях, в чем их вполне можно понять — проблем и без того хватало. Когда в причинах плохой управляемости по крену разобрались — менять конструкцию элеронов было уже поздно: радикально новый элерон означал новое крыло. Паллиативом стало изменение передаточного отношения в системе управления элеронами. Серьезных изменений в конструкции такое решение не повлекло, но и управляемость улучшилась в значительно меньшей степени, чем хотелось бы. Недостаточной оказалась тяговооруженность самолета. Этот недостаток устранили заменой двигателей РД-9Б на ТРД Туманского Р-13Ф-300 («изделие 95», устанавливались на истребители МиГ-21) также в бесфорсажном варианте. Максимальная тяга Р-13Ф-300 составляла 41 кН. Доработанный для установки на штурмовик двигатель получил обозначение Р-95Ш. После установки в 1977 г. на прототип новых движков, самолет стал обозначаться Т8-1Д (Д — доработанный).

После модернизации первый протопит получил обозначение Т8-1Д (Д — доработанный). На самолете были установлены двигатели Р-95Ш, переделаны мотогондолы, установлено вертикальное оперение большой площади, удлинена носовая часть фюзеляжа. Первый полет Т8-1Д выполнил 21 июля 1978 г.

Качество изготовления третьего прототипа вполне отвечало квалификации потомственных грузинских виноделов. Самолет годился лишь для испытаний на баллистическую стойкость. Титановая броня кабины выдерживали попадания пуль крупнокалиберных пулеметов и автоматических пушек даже при стрельбе в упор.

Т8-4 — второй предсерийный самолет и второй самолет постройки завода в Тбилиси. На этой машине уже можно было летать. На борту фюзеляжа перед бортовым номером изображен символ грузинской столицы. На внешней подвеске — бомбы ФАБ-250, блок НАР Б-8м1 и топливный бак. Первый полет самолет выполнил в сентябре 1979 г. В каталоги западных разведок Су-25 попал сначала под шифром «Ram-J».

Стрельбовые испытания вооружения проводились в 1975 г. на базе НИИ ВВС в Ахтубинске, тогда на прототипе стояли еще двигатели РД-9Б. Производились пуски только неуправляемых ракет, так как прицельно-навигационный комплекс еще не успели отработать. Стрельба из пушки и пуски НАР С-25 провоцировали помпаж и остановку двигателей. Летчики НИИ ВВС дали также заключение по самому самолету, особенно отметив исключительно высокие нагрузки на ручку управления.

На Государственные испытания Т8-1Д был предъявлен 26 июня 1978 г.

Второй прототип Т8-2 (портовой номер «82» желтого цвета) отличался от первого наличием гондол на торцах плоскостей крыла и вертикальным оперением большей площади. Под каждой плоскостью крыли имеется по четыре больших пилона и по одному пилону меньшего размера. Внешние, меньшие по размерам, пилоны предназначены для подвески ракет воздух-воздух ближнего радиуса действия.

Т8-5 на стоянке аэродрома в Кубинке. Самолет был потерян в июне 1980 г., вскоре после того как впервые поднялся в воздух.

Майор Сергей Кириллов на фоне самолета Т8-8 (бортовой номер «96» голубого цвета). Летчик готовится к демонстрационному полету. Опытный пилот разбился при показе штурмовика в Кубинке 4 июля 1990 г.

Большинство недостатков, отмеченных в ходе первого этапа летных испытаний, устраняли в течение двух лет путем внесения изменений в конструкцию Т8-1: цельный руль направления заменили трехсекционным большей площади, увеличили размах крыла, внедрили характерные расщепляющиеся воздушные тормоза на законцовках крыла. Государственные испытания штурмовика начались 21 июля 1978 г. К этому времени на самолете был установлен прицельно-навигационный комплекс от Су-17М3 в составе навигационной системы КН-23, прицела АСП-17БС-8, доплеровского измерителя скорости сноса ДИСС-7, лазерного дальномера-целеуказателя «Клен-ПС», радиовысотомера РВ-5М. На установке ВПУ-22 смонтировали новую 30-мм двухствольную пушку АО-17А. Прототип Т8-1 был потерян в январе 1981 г. из-за превышения допустимой скорости на пикировании, летчик-испытатель А. Иванов благополучно катапультировался.