1967 г. была изучена трофейная матчасть, выпущен не только аванпроект. но и рабочие чертежи, изготовлены модели для продувок в аэродинамических трубах. В следующем году дело дошло до «железа», и темп замедлился – не было ГСН, двигателя, взрывателя. Тем не менее велось изготовление пусковых («изделие 382»), программных («383»), телеметрических («385») ракет, не говоря уже о весогабаритных макетах («381»). Были собраны и четыре пусковые установки АПУ-13МТ.

В 1969 г. четырьмя пусками с наземных пусковых установок начались летные испытания. Два баллистических и два программных пуска выполнили с МиГ-21С № 102, оснащенного еще в 1968 г, всем необходимым для проведения испытаний модификации ракеты К-23 с тепловой ГСН, включая доработанную РЛС. Кроме того, еще два пуска программных К-13М осуществили с МиГ-21ПФ N“941203, успешно завершившего в 1968 г. программу баллистических пусков первых К-23 и дооборудованного под К-13М.

В следующем году испытания продолжились (с участием этих МиГ-21) пусками шести телеметрических и двух боевых ракет с ГСН «Иней-68», а также трех телеметрических изделий с усовершенствованной ГСН «Иней-70». Сперва наземными пусками, а затем и экспериментальным пуском с МиГ-23 велась отработка пусковых установок АПУ-С, обеспечивающих применение ракет при перегрузке носителя до двух единиц.

В 1971 г. с завершением заводских и с переходом к первому этапу государственных испытаний к отработке ракет были подключены МиГ-21СМТ N° 1114 и 421, МиГ-21С №410, а также МиГ-23 №1016, 1020, 1612. Всего осуществили 21 пуск, при этом ракеты уже оснащались только ГСН «Иней-70». В 1972 г. начался второй этап государственных испытаний, который завершили 8 января 1973 г., выполнив 36 пусков.

Ракета была официально принята на вооружение постановлением партии и правительства от 3 января 1974 г. и получила обозначение Р-13М: традиция индексов типа Р-3 была окончательно прервана. В серийное производство и эксплуатацию К-13М поступила в 1971 г. На московском заводе «Коммунар» она выпускалась с 1971 по 1988 г., при этом головки самонаведения «Иней-70» поставлялись из Германской Демократической Республики народным предприятием «Карл Цейс Йена». Максимальная дальность пусков в заднюю полусферу увеличилась до 15 км, диапазон ракурсов довели до 3/4. Кроме того, обеспечивалась возможность пусков в переднюю полусферу при ракурсах до 4/4 по цели с двигателем, работающим на форсаже, а также с носителя, маневрирующего с перегрузкой до 3,7 единиц. В 1974 г. было выполнено 26 пусков для устранения замечаний Госкомиссии, в том числе и по Ту-16, стоявшим на земле с работающими двигателями.

В последующие годы проводилась увязка Р-13М с самолетами-носителями новых модификаций. В 1974 г. прошли испытания Р-13М в составе вооружения МиГ-21 бис №24, через год – на МиГ-23М №2503, МиГ-21бис №01 и 03, МиГ-21 №1116. В 1978 г. отработка велась также на МиГ-23МЛ №1306 и 5302. В 1979 г. К-13М испытывались на экспортной модификации истребителя-бомбардировщика Су-22 №33-01.

В 1980-1981 гг. испытывалась новая модификация пусковой установки АПУ-13БС-1, предназначенная для МиГ-23МЛ и МиГ-31. Ракета Р-13М в конце 1970-х гг. рассматривалась в качестве дополнения к главному калибру МиГ-31 – ракетам К-33. Соответствующий вариант оснащения прошел в 1981 г. испытания на МиГ- 31 №0302, 0304,0201 и 0203. Однако в дальнейшем в качестве вспомогательного калибра МиГ-31 приняли ракеты семейств К-40Д и Р-60.

В 1980-е гг. испытывалась ракета К-13МУ с усовершенствованной ГСН «Иней-80» с новым фотоприемником ФРО-51-60. В 1985 г. 15 пусками были поражены МиГ-21 и парашютные мишени М-6.

В соответствии с постановлением партии и правительства от 26 декабря 1968 г. для МиГ-21С разрабатывалась ракета К-13МК («изделие 380.1») с комбинированной теплорадиолокационной ГСН ПАРГ- 50ВВ. Как и следовало ожидать, создание подобной ГСН, особенно для такой легкой ракеты, как К-13, оказалось очень сложной задачей. Основные элементы опытных ракет изготовили в 1972 г., но до 1974 г. отсутствовали комбинированные ГСН. Только в 1975 г., после принятия основного (теплового) варианта на вооружение, К-13МК была доведена до стадии летных испытаний. Провели девять пусков по парашютным и самолетным мишеням, после чего работы в этом направлении прекратились.