Постройка первого  Ил 62 в связи с нехваткой времени была ускорена.  Временно на него установили  турбореактивные двигатели АЛ-7, немного меньшей мощности, по сравнению с НК-8. В воздух  эта машина впервые поднялась в начале 1963-го. Было совершено несколько полетов, проверены устойчивость, управляемость и взлетно-посадочные характеристики.

Первый полет второго Ил-62 с  двигателями НК-8 был совершен весной 1964-го. На этом  самолете отрабатывалась  силовая установка, проверялось взаимодействие всех систем,  бортового оборудования.

Третий опытный образец с двигателями НК-8 впервые поднялся в воздух летом  1965-го. Именно  этот самолет пошел в  серийное производство. Он успешно прошел госиспытания, завершившиеся  летом  1967-го. Одновременно с госиспытаниями, четыре серийные машины проходили эксплуатационные испытания, после завершения которых осенью  1967-го были открыты  пассажирские перевозки новым дальнемагистральным лайнером на трассах «Аэрофлота». Его дебют был признан  вполне успешным.

В зарубежной прессе полет на Ил-62 летом  1968-го был прокомментирован так: «После запуска практически перестал быть слышен шум от двигателей. Взлет продолжался всего лишь 35 секунд. Самолет во время всего полета продемонстрировал исключительную устойчивость – он стоял, как скала, совсем не проявляя склонностей к колебаниям, которые присущи большим машинам, в особенности с удлиненной носовой частью фюзеляжа. Почти не ощутимой была работа воздушных тормозов,  закрылков, легкий стук был слышен,  только когда на большой скорости полета производился выпуск шасси. Но даже  этот стук был намного тише, чем у аналогичных самолетов, например,  фирмы «Боинг». Скорость планирования, как и скорость посадки, была настолько мала, что самолет какое-то время вроде бы  плыл в воздухе».