Однако на этот раз позитивной реакции Хрущева не последовало. И Антонов, чтобы ускорить освоение Ан-2 заводом, направляет в Киев группу конструкторов во главе с Сенчуком. Его опыт и требовательность принесли огромную пользу, хотя отношения с заводчанами складывались далеко не просто. Его не слушались, на него жаловались директору завода, который даже отбирал у него пропуск. «Нас обвиняли в том, что документация на самолет некачественная, - вспоминает Е.А.Шахатуни. - Хотя в плане технологии он был очень прост. Мы специально сделали его таким в расчете на самые плохие условия производства». Постепенно подготовка производства продвигалась, а на заводе создавались новые службы и цеха, в т. ч. плазово-шаблонный, кузнечный, агрегатно-сборочные (фюзеляжный, крыльевой и т. д. ), малярный, а также литейная мастерская. Значительно расширились старые цеха. Только на первом этапе запуска Ан-2 в производственный процесс было внедрено свыше 300 штампов, около 150 сборочных, станочных и контрольных приспособлений, поставлено 3 машины для групповой клепки, много другого оборудования. Наконец, в августе 1949 г. первый серийный Ан-2 был готов.
Подобно первому блину, он вышел комом: центровка пустого самолета была слишком передней, углы установки плоскостей и нивелировочные замеры не соответствовали схеме и т. д. Представитель военной приемки отказывался подписать акт готовности этого Ан-2, а без его подписи самолет к полетам не допускался. В то же время, директор завода М. Г. Миронов и главный инженер Я. К. Руденко настаивали на сдаче машины, так как предприятие уже долго не выдавало продукции, и возникли трудности с выплатой зарплаты. Конфликт между дирекцией и военной приемкой затягивался, а самую активную роль в его разрешении сыграл Г. И. Лысенко, которого НИИ ГВФ командировал в Киев по личной просьбе Антонова. Руководство завода предложило Георгию Ивановичу начать испытания первого серийного Ан-2 без согласия военных и, таким образом, всю ответственность взять на себя. Лысенко верил в самолет и стремился оправдать доверие, которое ему оказал Антонов, пригласив выполнить первый полет на серийном экземпляре. Он тщательно изучил перечень отклонений и пришел к выводу, что на этой машине лететь можно. Погрешность центровки он решил исправить загрузкой балласта, а плохую нивелировку компенсировать отклонениями рулей. Свое мнение Лысенко изложил старшему военпреду завода п-ку Марценюку. После откровенной беседы с летчиком последний сказал: «Что ж, летите, если хотите, мы самолет не принимаем и ничего об этом не знаем».
Подготовка к первому вылету началась под руководством ведущего инженера по испытаниям А.Л.Свидовского. После нескольких рулежек и подлетов в воскресенье, 6 сентября 1949 г., долгожданное событие состоялось. С самого утра на заводском аэродроме собрались руководители предприятия и, несмотря на выходной день, почти все работники. Разбег и отрыв Ан-2 прошли нормально, не вызвав никакой тревоги. Однако при снижении мощности мотора экипаж ощутил несколько толчков, что сильно обеспокоило Лысенко. По его команде бортмеханик Н.И.Бакуменко осмотрел хвостовое оперение, но там все было в порядке. Толчки повторились при очередном изменении режима работы двигателя. Вскоре экипаж выяснил, что их причиной были резкие забросы оборотов винта при изменении мощности мотора -дефект регулятора оборотов винта. Проверив устойчивость и управляемость машины, Лысенко повел ее на снижение. И вдруг бортмеханик подал сигнал о пожаре, обнаружив сильный нагрев пола с правой стороны кабины. Вскоре, однако, выяснилось, что причиной нагрева стала открытая заслонка подачи выхлопных газов для обогрева. Ее закрыли, и пол стал заметно охлаждаться. Перед посадкой Лысенко провел Ан-2 над самыми крышами завода и, выполнив горку с разворотом, благополучно приземлился.
После этого вылета программа заводских испытаний серийного Ан-2 продвигалась быстро и была завершена к концу сентября. Дела на предприятии значительно улучшились. До мая 1950 г. была выпущена нулевая серия из четырех машин. За этот период главный инженер завода Я. К. Руденко, главный технолог А. Г. Ивченко и главный конструктор СКО А. Н. Попов организовали устранение производственных неувязок. Одна из машин нулевой серии поступила в НИИ ВВС и в марте-апреле прошла там контрольные испытания. Затем завод устранил отмеченные военными недостатки и внес ряд изменений в конструкторскую документацию. В итоге Ан-2 несколько изменил свой внешний вид: фонарь кабины пилотов приобрел характерный балконный тип - стал как бы нависать над бортами фюзеляжа, а воздушный винт АВ-9Н-21 с прямыми лопастями был заменен в дальнейшем производстве винтом В-509А-Д7 с саблевидными. Параллельно завод провел технологическое разукрупнение сборки агрегатов самолета на отдельные отсеки, что позволило сократить цикл сборки фюзеляжа с 31 до 8 дней, а крыльев - с 16 до 8 дней. Это дало возможность на минимальных производственных площадях организовать крупносерийное изготовление Ан-2, которое началось в июне 1950 г., а до конца года уже было построено 46 самолетов.