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.

На втором прототипе Т8-2 (бортовой номер «82» желтого цвета) стояла титановая броня, новое крыло с углом стреловидности по передней кромке 19 град 50 мин и «старые» движки РД-9Б. Уже в ходе испытаний на законцовки крыла Т-8-2 поставили привычные для Су-25 гондолы с расщепляющимися воздушными тормозами (на Т8-1 воздушных тормозов нс было) и убираемыми посадочными фарами. Первый полет Т8-2 выполнил 26 декабря 1976 г. В марте самолет переоснастили двигателями Р-95Ш, которые, в отличие от первого прототипа, были установлены с углом наклона +3 град горизонту. Одновременно изменили с -5 град на +5 град угол установки стабилизатора. Самолет после доработки получил индекс Т8-2Д. Тряска концов крыла и высокие нагрузки на ручку заставили ограничить максимальную скорость значением М=0,71. Ограничение по максимальной скорости сняли после изменения конструкции предкрылков и внедрения новых законцовок крыла с воздушными тормозами большей площади.

Прототип Т-8-2

Предсерийный Т-8

В отношении срока между поступлением в строевые подразделения ВВС Советского Союза и началом экспортных поставок штурмовик Су-25 можно считать рекордсменом. Первой страной-зкспортером штурмовиков Сухого стала Чехословацкая социалистическая республика.

Т8-9, на внешней подвеске контейнер TЛ-70 «Комета» и бомба ФАБ-500. Фактически, Т8-9 стал прототипом буксировщика мишеней Су-25БМ. Работы по Су-25БМ начались в 1986 г., испытания завершились в 1989 г. Всего было построено примерно 50 самолетов Су-25БМ. Обычно контейнер с буксировочным устройством подвешивался под фюзеляжем. Если контейнер подвешивали под крыло, то для соблюдения весовой балансировки под противоположную плоскость крыла вешалась бомба.