Для размещения в ангаре авианесущих кораблей концевые части крыла сделали складывающимися вверх с помощью гидроцилиндров. Основные конструкционные материалы – алюминиевые сплавы, в том числе сплав с высокой коррозионной стойкостью.

Взлет Як-38 с палубы авианесущего крейсера

Самолет оснащен системой принудительного спасения СК-3М с катапультируемым креслом К-36ВМ (на первых машинах стояли КЯ-1М). В экипировку летчика входит высотный морской спасательный костюм ВСМК-4 и защитный шлем ЗШ-5А.

Вооружение включает прицел АСП-ПФД-21, самонаводящиеся ракеты класса «воздух – воздух» Р-60 и Р-60М, класса «воздух – поверхность» Х-23М с радиокомандным наведением с помощью аппаратуры «Дельта-НГ2», блоки УБ-32, УБ-32М и УБ-16–57УМП для семейства неуправляемых ракет (НАР) С-5 и Б8М-1 с НАР С-8 и С-24. В арсенал самолета также входили различные авиабомбы калибра до 250 кг и бомбовые кассеты РБК-250, зажигательные баки ЗБ-500 и унифицированные пушечные контейнеры УПК-23–500.

Кроме этого, допускалась установка фильтргондол К-513Д для взятия проб воздуха и подвесных 500-литровых топливных баков.

В мае 1970 года Як-36М (борт 05) перевезли на аэродром ЛИИ для исследований на кабель-кране. Облик штурмовика не имел ничего общего с предшественником, и единственное, что их роднило, так это название. Новая компоновка определила и новую схему шасси, ставшего трехопорным с носовым колесом.

Як-38 первых серий в экспозиции Монинского музея ВВС

В сентябре летчик-испытатель В. Г. Мухин впервые оторвал машину от земли, зависнув в полуметре от нее. Затем последовали рулежки, подлеты, и, наконец, 2 декабря Мухин, взлетев по-самолетному на построенной к тому времени второй машине, сделал круг над аэродромом. Полет по полному профилю состоялся 21 февраля 1971 года. Самолет пилотировал летчик-испытатель ОКБ М. С. Дексбах. К тому времени в заводских испытаниях участвовали три прототипа будущего Як-38. Спустя полгода Дексбах впервые посадил самолет на палубу крейсера «Москва», находившегося в открытом море.

В 1972 году самолет передали на государственные испытания в 3-е управление НИИ ВВС, находившееся в Феодосии (Крым). Ведущим летчиком в НИИ ВВС был В. П. Хомяков, затем к испытаниям подключились В. В. Васенков, Н. И. Шлыков, Г. А. Паршин. Государственные испытания Як-36М завершились в 1974 году с рекомендацией допустить Як-36М для эксплуатации в строевых частях и испытаний авианесущего крейсера.

В процессе эксплуатации на воздушные каналы Як-38 установили продольные ребра, препятствовавшие попаданию продуктов сгорания подъемных ТРД в их воздухозаборники

Первый серийный Як-36М Саратовский авиационный завод построил осенью 1974 года, и 30 сентября он совершил свой первый полет.

В ходе серийного производства на Як-38 ввели двухпроводную электросхему управления заслонками отбора воздуха от компрессора подъемно-маршевого двигателя и управления поворотом его сопла и ряд других доработок, заметно повысивших надежность машины. Расширили колею шасси и улучшили характеристики устойчивости и управляемости.