13 января собрали реверс-редукторы для привода гребных винтов. 22 января на машине установили винты.
6 февраля 1965 г. ЗИЛ-135П был окончательно собран. В этот день состоялась первая проба машины на Москва-реке. Тогда же случилась и первая поломка – скрутился вал привода поворота колонок гребных винтов, и машина потеряла управление на воде. На берег выбирались только с помощью работы колес. 6 апреля была организована вторая проба ЗИЛ-135П, сопровождавшаяся поломкой вала шестерен поворота колонок. Пришлось изменить конструкцию механизма поворота колонок.
После доработок 15 июня ЗИЛ-135П стали готовить к испытаниям на озере Сенеж, которые начались 17 июля на военном полигоне. Здесь амфибия продемонстрировала свои скоростные возможности. Испытания прошли успешно.
В Балтийске Военные моряки проявляли повышенный интерес к большой амфибии. Так, 2 августа представитель ГУК адмирал Макаров посетил СКБ ЗИЛ, осмотрел ЗИЛ-135П и провел переговоры о возможности испытания машины на море.
В сентябре от ГУК было получено разрешение о проведении испытаний ЗИЛ-135П на море. Всем хотелось поехать на Черное море, но начальник штаба ВМФ СССР адмирал Н.Д. Сергеев определил местом испытаний Балтийское море, район военноморской базы флота в г. Балтийске. Разрешение на базирование и проведение испытаний в указанном районе дал командующий ДКБФ адмирал А.Е. Орел. До Балтийска решено было добираться своим ходом с целью увеличения пробега по бездорожью (основная же цель – маскировка, движение вне основных автомобильных магистралей).
Испытания ЗИЛ-135П в Балтийске стартовали в октябре 1965 г. Ведущим испытателем стал инженер В.А. Афанасьев, основной водитель-испытатель – И.Г. Катков, ведущий конструктор – Ю.И. Соболев, ведущий инженер от ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова -Ю.С. Пунсон. Общее руководство испытаниями как обычно возглавил зам. главного конструктора В.Б. Лаврентьев.
Примечательно, что машина, изначально задуманная Ю.Н. Глазуновым как составная часть понтонно-мостового парка для переправ тяжелой военной техники через большие реки, оказалась прекрасной мореходной амфибией, способной плавать на волнении до 5 баллов, преодолевать при этом прибойную зону с высотой волн до 2 м, обладая хорошей остойчивостью и управляемостью. Впрочем, все мореходные характеристики амфибии были отработаны на ее модели в опытовом бассейне ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова задолго до постройки натурного образца.
22 ноября по телефону В.Б. Лаврентьев доложил В.А. Грачеву о заключительном этапе испытаний 135П и о составлении акта. 25 ноября амфибия ЗИЛ-135П и машины сопровождения выехали из Балтийска и 30 ноября прибыли в Москву своим ходом.
15 января 1966 г. с машиной ознакомился начальник ЦАВТУ генерал-полковник А.С. Бурдейный, однако большого интереса к амфибии не проявил.
16 февраля состоялся техсовет по ЗИЛ-135П с участием представителя ГУК капитана 1 ранга Ю.И. Нестерова, Ю.Н. Глазунова, Ю.С. Пунсона, военпреда Ю.В. Исполатова и членов техсовета СКБ В.А Грачева, Ю.И. Соболева и других о дальнейших работах по мореходной амфибии. В конце мая, после многочисленных консультаций, было принято решение о продолжении испытаний амфибии, включая зимний период.
2 ноября 1966 г., после переоборудования ЗИЛ-135П по требованию моряков в грузовой вариант (с платформой вместо салона), амфибия вновь прибыла в Балтийск для испытаний и приняла участие в учениях по высадке морского десанта и в различных транспортных операциях между берегом и кораблями на рейде. Выяснилось, что машина способна преодолевать береговой припай с толщиной льда до 150 мм.
Испытания ЗИЛ-135П подтвердили возможность создания мореходной амфибии с несущим пластмассовым корпусом, с гребными винтами как из морской бронзы, так и из стеклопластика, способной надежно работать на волнении до 4 баллов включительно с уверенным входом и выходом из воды, с преодолением прибойной зоны, отмелей и перекатов, прибрежных дюн с крутизной естественного склона 31 °, со скоростью движения на воде до 16,4 км/ч при волнении до 2 баллов, с максимальной тягой на швартовых не менее 3000 кг.
Результатом совместных испытаний стала разработка технического задания на проектирование специальной мореходной транспортной амфибии «135ТА» для ВМФ, с основными деталями которого представитель ВМФ И.В. Озимов (куратор нового проекта) ознакомил Ю.И. Соболева, А.И. Филиппова и В.В. Шестопалова 28 декабря.
После разработки и успешной защиты проекта ЗИЛ-135ТА в Ленинграде руководство ГУК ВМФ обратилось к директору ЗИЛ П.Д. Бородину с просьбой об изготовлении опытного образца и о возможном серийном производстве небольших партий мореходных амфибий для флота. Ответ директора ЗИЛ был резко отрицательным (по официальной версии, из-за отсутствия производственных возможностей). Обращения к министру также ничего не дали (смысл ответа: если завод не имеет возможности производить такую технику, министр ничем помочь не может).
2 июля 1969 г. амфибия ЗИЛ-135П участвовала в военном параде в Химках в день Военно-морского флота СССР, имитируя высадку морского десанта.
После успешного завершения всех испытаний ЗИЛ-135П был отправлен на базу в Чулково (Московская область). Казалось, на этом его история и закончилась. С отработавшими опытными образцами на ЗИЛе никогда особо не церемонились – снимали пригодные для дальнейших опытных работ агрегаты и узлы, разукомплектовывали машины. Несомненно, такая же судьба ожидала и ЗИЛ-135П. Потихоньку демонтировали с двигателя приводные ремни, карбюраторы, бензонасосы. Правда, многие другие оригинальные агрегаты и узлы не представлялось возможным использовать где-то еще, и это приостановило дальнейшее разукомплектование амфибии.
15 июля 1970 г. представители Ленинградского центрального проектно-конструкторского бюро
