26 мая все было готово и Саммерс перегнал «Спитфайр» в Мартлсхем-Хит. Как обычно, новый самолет взвесили, измерили и осмотрели. Обычно, первый полет происходил не раньше чем через десять дней по прибытии. Но в случае со «Спитфайром» поступило указание как можно быстрее поднять самолет в воздух. Поэтому в тот же день самолет облетал флайт-лейтенант Хампфри Эдвардс-Джонс, командир звена «А» на базе. 20-минутный полет подтвердил хорошие характеристики самолета и простоту его пилотирования. Заходя на посадку пилот забыл выпустить шасси и опомнился буквально в последний момент. Можно было бы только предполагать, что бы случилось, если прототип разбился в первый же день испытаний. В соответствии с приказом Эдвардс-Джонс позвонил в Министерство авиации сразу же после посадки. Ему сразу задали вопрос: «Сможет ли молодой летчик управлять этой машиной?». Пилот ответил утвердительно, но, вспомнив недавние события дня, добавил, что требуется оснастить самолет индикатором положения шасси. Так решилась судьба «Спитфайра». Самолет был принят к серийному производству.
На следующий день с самолета слили остатки масла и бензина, и отправили самолет на весы. Центр в Мартлсхем-Хите имел точные весы для взвешивания самолетов. Сухая масса прототипа составила 1851,5 кг. Нормальная взлетная масса (338 л бензина, 32 л масла, пилот 90 кг и 198 кг оснащения — пулеметы, боекомплект и радиостанция) составила 2431 кг. Затем провели серию испытаний, определяя центр тяжести самолета при разных схемах расположения масс. Заднюю границу определили в 251 мм за плоскостью отнесения (эта плоскость проходила по передней наружной поверхности бензобака). Она соответствовала нормальному снаряженному состоянию самолета но без 68 кг боекомплекта, соответствующих 2400 выстрелам. Крайнее переднее положение центра тяжести находилось в 213 мм за плоскостью отнесения, что соответствовало отсутствию радиостанции (24,5 кг) и 270 л топлива (209,5 кг), то есть с резервом топлива на один час полета.
Во время проб 6 и 8 июня официально замерили максимальную скорость самолета. Она составила 561 км/ч на высоте 5100 м. Испытания в Мартлсхем-Хите продолжались до 16 июня, когда Квилл снова отогнал прототип в Истлей. Там самолет планировалось через два дня продемонстрировать прессе. В полете выявилась утечка масла. Тщательный осмотр самолета причины утечки не выявил. Было решено самолет показать. В последний момент перед отрывом Квилл обнаружил, что масла в двигателе нет совсем. Сделав небольшой круг на минимальных оборотах, Квилл красиво посадил машину. Многочисленные журналисты ни о чем не догадались. Позднее выяснилось, что отсоединился один из маслопроводов, по которому масло быстро выливалось. Проработавший «на сухую» двигатель требовал немедленной замены.
27 июня Эдвардс-Джонс продемонстрировал К5054 во время показа самолетов Королевских ВВС в Хендоне. Через два дня Саммерс показал несколько фигур высшего пилотажа на К5054 во время выставки Британского общества авиационных конструкторов (Society of British Aircraft Constructors — SBAC) в Хатфилде. Это общество и до ныне каждые два года организует показы самолетов в Фарнборо.
1 июля прототип снова перегнали в Мартслхем-Хит для дальнейших испытаний. 8 июля центр посетил король Эдуард VIII. После обеда состоялась демонстрация новых самолетов. Прототип К5054 пилотировал командир эскадрильи Девид Андерсон.
Все это время отмечались проблемы со створками колесных ниш и щитками стоек шасси. В середине июля провели испытания, желая установить, насколько их наличие или отсутствие влияет на аэродинамику самолета. В пределах точности измерения никакой разницы не обнаружилось. Поэтому с 24 июля «Спитфайр» летал уже без створок колесных ниш. В конце испытаний самолет оснастили трехлопастным винтом «Фейри-Рид». 29 июля Джеффри Квилл прибыл в Мартлсхем-Хит для испытаний самолета с новым винтом. Оказалось, что взлет проходит так же, но скороподъемность и горизонтальная скорость упали. Поэтому самолету вернули прежний винт, а 1 августа Квилл перегнал К5054 обратно в Истлей.
После завершения государственных испытаний самолет оснастили радиостанцией и пулеметами, а также устранили некоторые отмеченные недостатки. Это заняло больше времени, чем предполагалось. Следующий полет состоялся лишь 3 декабря. На самолете при этом стоял двигатель «Мерлин F» мощностью 1065 л.с. на высоте 4875 м.
С 7 по 16 декабря Квилл проводил испытания по вводу и выводу самолета в штопор. Выяснилось, что при любом положении центра тяжести, самолет легко выходит из штопора. 19 и 20 декабря самолет летал с трехлопастным винтом «Де Хевиленд» с изменяемым шагом (два положения). Зимой 1936/37 г.г. проходили также оригинальные испытания с применением… сушеного гороха. Все заклепки на наружной обшивке были с потайной головкой, но это усложняло технологию сборки самолета и удорожало его выпуск. Поэтому было решено испытать самолет в таком виде, если бы он имел обычные заклепки с полукруглой головкой. Поэтому техники заклеили все заклепки колотым горохом, имитируя полукруглые головки. Испытания показали, что заметно ухудшают характеристики самолета только заклепки на крыльях и хвостовом оперении. Поэтому на серийных самолетах фюзеляжи собирались с использованием обычных заклепок с полукруглой головкой. В декабре самолет оснастили хвостовым колесом, заменив им применявшийся до той поры костыль.
26 февраля начались пробные стрельбы из пулеметов — сначала на земле, затем в полете. 10 марта на высоте 10000 м отказали семь из восьми пулеметов — на большой высоте замерзла смазка в замках. Именно тогда был поставлен вопрос о необходимости создать эффективную систему обогрева пулеметов.
22 марта произошла первая крупная авария. Из-за отказа двигателя летный офицер Сэм Маккенна совершил вынужденную посадку в поле. Самолет получил сравнительно небольшие повреждения, но ему требовался ремонт. Кроме того, самолет решили оснастить экспериментальной системой обогрева пулеметов. Наконец, с самолета счистили прежнюю краску и покрыли боевым камуфляжем: пятнистым зелено-коричневым сверху и сплошным серебристым снизу.
В это время резко ухудшилось состояние здоровья Реджинальда Митчелла. У конструктора обнаружили рак. Он умер 11 июня 1937 года в возрасте 42 лет. На должности главного конструктора фирмы «Супермарин» Митчелла заменил Джо Смит.
Отремонтированный К5054 снова взлетел 9 сентября 1937 года. Через десять дней его оборудовали новыми выхлопными трубами. Благодаря своей форме они давали тягу порядка 300 Н. Это увеличило максимальную скорость прототипа до 580 км/ч. На самолете испытывались различные системы обогрева вооружения. Совершались пробные ночные полеты. Джеффри Квилл установил, что без доработки «Спитфайр» на роль ночного истребителя не годится. Языки пламени, вырывающиеся из выхлопных труб, слепили пилота. Фланг-лейтенант Хайд, который проводил аналогичные испытания от лица военных, подобной проблемы не отметил.
15 марта 1938 года прототип К5054 попал в новую аварию. В ходе третьей посадки за одну ночь сержант Уэрхем уткнул самолет носом в землю. Причиной аварии стала слишком большая скорость самолета во время касания земли. Пневматической системе не хватило мощности полностью выпустить закрылки на такой скорости. Самолет быстро отремонтировали и оснастили более мощным компрессором.
