В носу Ми-24 была смонтирована подвижная пулеметная установка НУВ-1 с крупнокалиберным пулеметом А-12,7 и простейшим коллиматорным прицелом. К четырем балочным держателям, установленным по два под каждой консолью крыла, могли крепиться: блоки НАР по 32 ракеты С-5 в каждом, бомбы калибром по 100 и 250 кг или по одному баку с горючей жидкостью. Оператор имел бомбовый прицел ОПБ-1Р. Летчик для стрельбы НУР пользовался коллиматорным прицелом ПКВ.

Программа заводских испытаний Ми-24 началась 19 сентября 1969 г. с первого висения, выполненного летчиком-испытателем Г.В.Алферовым. Этот экземпляр, как и второй, собранный на опытном производстве Московского вертолетного завода (МВЗ), использовался только для летных испытаний. Вслед за ними была заложена опытная серия из 10 вертолетов: 5 - на МВЗ, 5 - на Арсеньевском машиностроительном заводе «Прогресс» (из последних машина №1 предназначалась для ресурсных испытаний). На них были выполнены все заводские исследования по программам испытаний Ми-24. Кроме Алферова, в полетах чествовали летчики Г.Р.Карапетян и М.Материальный, бортмеханики В.Тарабухин и Ф.Новиков. Ведущим инженером по летным испытаниям был назначен Б.В.Смыслов. Во время одного из первых показов Ми-24 командованию ВВС произошла трагедия. Пилотировавший вертолет М.Материальный хотел как можно эффектнее продемонстрировать его генералам,но допустил ошибку, и машина рухнула на душевую соседней с МВЗ текстильной фабрики. Летчик и находившиеся на борту В.Тарабухин и Б.Смыслов погибли.

Государственные испытания начались в июне 1970 г. и продолжались полтора года. Они велись интенсивно, иногда, с участием 16 машин одновременно, и в целом подтвердили, расчетные данные. В варианте боевого вертолета, т.е. только с вооружением, без десанта, Ми-24 при нормальной взлетной массе 11 т имел максимальную скорость 320 км/ч и крейсерскую - 270 км/ч, а в транспортном - 340 км/ч и 280 км/ч соответственно.