Первый экспериментальный двигатель Д-1А установили на самолет в конце января 1942 г., но он взорвался во время испытаний 20 февраля, при этом пострадали несколько человек, в том числе и летчик-испытатель Б.Н. Кудрин. Кудрина отправили в госпиталь в Москву, а его на испытаниях заменил капитан Г.Я. Бахчиванджи. 15 мая 1942 г. Бахчиванджи совершил первый полет с включением двигателя, полет в целом прошел успешно, но при посадке сломалась стойка шасси, а хвостовая часть самолета получила повреждения.
К марту 1943 г. уже испытывались семь опытных образцов, но полеты выполнялись в буксируемом или планирующем режимах из-за серьезных проблем, вызванных отказами двигателей. Полеты с включенным ЖРД возобновились в марте 1943 г. Шестая опытная машина 21 марта 1943 г. достигла за 30 секунд высоты в 3000 м, а 27 марта произошла катастрофа с третьей опытной машиной, которой управлял Бахчиванджи. Летчик погиб.
Параллельно с испытаниями опытных машин с середины 1942 г. был начат выпуск войсковой серии самолетов под обозначением БИ-ВС. Эти самолеты помимо пушечного вооружения несли кассеты с 10 бомбами весом по 2 кг, которые предполагалось сбрасывать над строем бомбардировщиков противника. Однако самолеты этой серии (30–40 экземпляров) были пущены на слом после гибели Г.Я. Бахчиванджи.
К 1944 г. были изготовлены еще пять опытных самолетов БИ-1, которые предполагалось испытывать с новыми, более надежными двигателями А.М. Исаева РД-1 тягой 1100 кгс. На шестом опытном самолете на концах крыла были установлены два ПВРД, самолет выполнил три полета с запуском двигателей в полете после выведения самолета на буксире на заданную высоту. Испытания опытных машин продолжались до конца войны, но в серию самолет БИ-1 не пошел.
Характеристики БИ-1: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х ЖРД Д-1-А-1100 тягой 1100 кгс, размах крыла – 6,48 м и его площадь – 7 м2, длина самолета – 6,4 м, высота – 2,6 м, вес пустого – 790 кг, взлетный вес – 1683 кг, максимальная скорость – 1020 км/ч, продолжительность полета – 15 минут, вооружение – 2 пушки ШВАК калибра 20 мм.
В конце 1942 г. С.П. Королев предложил проект ракетного перехватчика с двигателем РД-1. Помимо задач перехвата вражеских бомбардировщиков самолет мог бы применяться и для атак наземных целей – танков, артиллерийских батарей, зенитных точек противника, переправ и пр. Однако проект не реализовывался, так как в это время уже шли работы по аналогичным самолетам БИ-1 и 302.
Характеристики ракетного перехватчика (второй вариант): экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х ЖРД РД-1 тягой 1200 кгс, размах крыла – 7,2 м и его площадь – 13,0 м2, длина самолета – 7,35 м, высота – 2,3 м, взлетный вес – 2500 кг, максимальная скорость – 1000 км/ч, практический потолок – 20 000 м, максимальная продолжительность