После первых пробежек уже было ясно, что машина хорошо реагирует на действия рулями. 10 декабря 1913 г. был совершен первый полет по прямой в пределах летного поля. "Илья Муромец" пролетел весь аэродром прямо до речки Лиговка. На борту кроме Сикорского был только Панасюк. И в этом полете расчетные данные в основном подтвердились, только пришлось скорректировать центровку. Она оказалась несколько задней. Были также сделаны некоторые другие незначительные доработки.

После нескольких подобных подлетов, когда самолет последовательно поднимал 4, 7 и 10 человек, пришло решение снять среднее крыло и среднее шасси. Несущий стабилизатор вполне справлялся со своей функцией, а среднее крыло давало только лишние сопротивление и вес.

Пока дорабатывалась машина, наступили холода, потом затяжная оттепель. Снег на аэродроме оставался только в канавах и низинах. Встал вопрос: как же вести дальше испытания? Колесное шасси еще не было готово - запаздывали в поставке шины и обода, а на лыжах с бесснежного аэродрома взлетать было немыслимо. Шидловский же торопил с продолжением испытаний. Решили для набора скорости на начальном этапе разбега соорудить снежную полосу, а затем, если повезет и удастся достигнуть приличной скорости, попытаться взлететь, используя участок аэродрома с мокрой травой.

26 января 1914 г. наконец удалось совершить первый полет по кругу. С этого дня и началось триумфальное шествие "Ильи Муромца" по небесным дорогам. 11 февраля самолет стартовал с Корпусного аэродрома в сторону Пулкова. Обойдя высоты, он развернулся, дошел до Охты, потом пролетел вдоль Невского и Каменноостровского проспектов, сделал круг над Комендантским аэродромом и затем вернулся на свой аэродром. 12 февраля 1914 г. "Муромец" установил мировой рекорд по максимальному количеству пассажиров, поднятых на борту самолета. На "Муромце" находились 16 человек и аэродромный пес с невинной кличкой Шкалик. Поднятый полезный груз составил 1290 кг. Это было выдающееся достижение, которое отметила пресса:

"Наш талантливый летчик-конструктор И. И. Сикорский поставил 12 февраля на своем "Илье Муромце" два новых мировых рекорда - на число пассажиров и на грузоподъемность. В этот день он совершил два полета. Первый полет был как бы подготовительным ко второму рекордному. Сперва И. И. Сикорский взял восемь человек пассажиров. С Корпусного аэродрома воздушный корабль легко поднялся на высоту пятисот метров и большим кругом пролетел до Пулкова и обратно. Весь полет продолжался 40 мин. За рулями сидели вновь обученные управлению "Ильей Муромцем" морской летчик Г. И. Лавров и летчик Янковский ... Ко второму полету И. И. Сикорский приготовился не сразу. Он хотел взять на корабль только четырнадцать человек и, действительно взявши столько народу и первого в мире четвероногого пассажира - собаку Шкалика, поднялся на пробу в воздух. Три небольших круга над аэродромом убедили его, что аппарат идет более чем легко. Тогда И. И. Сикорский спустился после шестиминутного пребывания в воздухе, забрал к себе еще двух оставшихся внизу и с шестнадцатью взрослыми людьми вторично поднялся на воздух. "Илья Муромец" летал над аэродромом и Пулковом 17 мин и благополучно спустился с высоты 200 м. Пассажиры - человек десять военных летчиков, пилоты и служащие Русско-Балтийского завода были в восторге. Два комиссара аэроклуба запротоколировали этот полет для отправления в бюро Международной воздухоплавательной федерации в Париже. Такого числа пассажиров никто из мировых летчиков не поднимал. Самое большое число было 13 человек у Бреге, но он схитрил, набравши чуть ли не мальчиков по семи, по восьми лет, и продержался в воздухе всего лишь несколько секунд, причем летел по прямой линии. Вообще, при всех предыдущих попытках иностранных авиаторов взять на аппарат более шести человек аппарат мог держаться в воздухе не более нескольких секунд и совершенно не мог сделать виража. Общий вес взятого "Ильей Муромцем" груза 77 пудов 38 фунтов". [* Воздухоплаватель. 1914. № 3. С. 238-239. "* Аэро- и автомобильная жизнь. 1914. № 6. С. 21.]

В течение февраля и марта 1914 г. было совершено несколько десятков полетов общей продолжительностью 23 ч. Эти полеты вызвали большой интерес. На аэродром приезжала масса народу. Многие воочию хотели убедиться в существовании большого воздушного корабля.

Журналисты посещали Сикорского, всем хотелось узнать мнение знаменитого конструктора о дальнейшем развитии авиации. В интервью отмечалось, что авиация будет делиться на легкую и тяжелую. Легкие самолеты должны иметь большую скорость и меньший радиус действия. Тяжелые же машины "разрешат проблему частного воздухоплавания ... и позволят осуществить идею надежного, регулярного и постоянного полета, так как они бесконечно менее зависят от погоды, нагрузки и условий полета, чем аппараты маленькие" .

В марте и апреле были продолжены испытательные полеты, которые в большинстве своем были и демонстрационными. Достаточно освоив самолет, Сикорский в соответствии с ранее принятой программой испытаний решил снять его полные характеристики. В полете останавливали поочередно один, два и даже три двигателя. Выходили на крыло сначала по одному к ближнему двигателю, потом к крайнему. В конце концов осмеливались даже посылать двух человек к крайнему двигателю. Выходили на верхний "мостик". В этих условиях самолет оставался управляемым. Выполнялись также полеты в плохую погоду с использованием приборов. К новым усовершенствованным приборам добавились и два корабельных компаса.

В процессе испытаний выявилась необходимость увеличения мощности двигателей. Конструкция позволяла устанавливать более мощные двигатели, машина от этого только выигрывала.

В апреле уже заканчивалась постройка второго самолета "Илья Муромец", который должен был собрать в себе все улучшения с учетом выявленных недостатков, а первый по настоянию Морского ведомства был переделан в гидросамолет. На нем заменили 100-сильные двигатели "Аргус" на два "Сальмсон" в 200 л. с. каждый (средние) и два "Аргус" в 115 л. с. каждый (крайние). Поплавков было три: два главных и третий хвостовой. Главные поплавки крепились под средними двигателями к специальным стойкам шасси на резиновых шнурах-амортизаторах. Поплавки были короткие, полреданные, плоскодонные, с небольшим запасом плавучести и отличались большой простотой конструкции. Гибкая подвеска поплавков была удачным решением, и самолет легко глиссировал даже при небольшом волнении. Забегая вперед, можно заметить, что первый полет продолжительностью 12 мин был совершен 14 мая 1914 г. Пилотируемый И. И. Сикорским и лейтенантом Г. И. Лавровым самолет успешно прошел испытания с полной нагрузкой. Мореходность была удовлетворительной, а управляемость на воде хорошей, чему способствовала возможность дифференцированно пользоваться двигателями. Вскоре Морское ведомство приняло "Илью Муромца" на вооружение. Это был caмый крупный гидросамолет в мире, и он оставался таким вплоть до 1917 г.

Однако вернемся ко второму "Муромцу". Самолет был готов уже в апреле. Он отличался от первого меньшими размерами и более мощной силовой установкой - четыре двигателя "Аргус" по 140 л. с. (внутренние) и по 125 л. с. (внешние). Увеличение мощности при меньшем взлетном весе позволило установить сразу несколько мировых рекордов. Этими рекордами была сломлена сильная оппозиция в Государственной думе, которая, несмотря на заинтересованность военного ведомства, препятствовала Приобретению "Муромцев" русской армией. Основной довод - самолет в показательных и испытательных полетах не поднимался выше 1000 м. Для использования на боевое применение эта высота считалась недостаточной.

4 июня 1914 г. И. И. Сикорский поднял "Муромец" имея на борту 10 человек. Среди пассажиров было пять членов Государственной думы, в том числе член комитета Думы по военному снабжению. Постепенно набрав и 2000 м, и высокие пассажиры признали, что эта высота достаточна для тяжелого бомбардировщика. Полет, который опять стал мировым достижением, убедил самых ярых скептиков в больших резервах "Ильи Муромца". Тем не менее Сикорский понимал, что окончательно убедить всех в необыкновенных возможностях машины может только длительный перелет. Прикидочные расчеты позволяли выбрать маршрут Петербург - Киев с одной посадкой для дозаправки в Орше [* По некоторым данным, маршрут планировался до Одессы и Севастополя, однако по ряду причин, среди которых была и начавшаяся мировая война, пройти по нему не удалось.]. При благоприятных условиях такой перелет можно осуществить за один день. Это было достаточно серьезным испытанием, поэтому нужно было тщательно выверить километровый расход топлива и масла.