Компоновка новой машины коренным образом отличалась от своего предшественника, став классической для отечественных СВВП.
Решение о запуске Як-36М (Як-38) в серийное производство на Саратовском авиазаводе было принято в 1973 г., и уже в следующем году там собрали первые три серийные машины. Их быстрая постройка стала возможна благодаря тому, что подготовка заводской технологической оснастки началась еще в 1970-71 гг.
Первый серийный Як-36М вышел из сборочного цеха в мае 1974 г. После тщательной отработки машины на стендах 30 сентября Дексбах приступил к сдаточным полетам на ней. Этот самолет весной 1975 г. был передан в испытательный центр в Ахтубинске, второй серийный — на авиабазу в Саках, а третий — в ЛИИ. Все они были оснащены модифицированными подъемными двигателями РД-36-35ВФ. Отработка бортового оборудования, системы управления и вооружения продолжалась в процессе выпуска Як-36М первых серий. Hапример, на втором серийном экземпляре в 1976 г. был установлен прицел АСП-17БМЦ, а на восьмом самолете третьей серии (N 0803) — прицел АСП-ПФ-21 от истребителя МиГ — 21ПФ. После контрольных облетов каждый из выпущенных самолетов направлялся на специальные испытания, связанные с развитием конструкции, либо передавался в тренировочный центр пилотов авиации ВМФ в Саках, куда, например, в ноябре 1975 г. поступили три самолета второй серии. В ходе серийного производства самолет постоянно совершенствовался. Рыбинский моторостроительный комплекс и МHПО «Союз» смогли несколько увеличить тягу подъемных и подъемномаршевых двигателей. ПД получили новое обозначение РД-36-35ВФР.
Конструкторы при взаимодействии с заказчиком потратили немало времени на доводку комплекса вооружения Як-38, ассортимент которого был весьма невелик. Вначале в качестве встроенного оружия в фюзеляже предусматривалась двуствольная пушка ГШ-23. Однако вскоре такие пушки разместили в подвесных контейнерах на пилонах под крылом. Для уничтожения крупных морских и наземных целей предназначались управляемые ракеты Х-23 с комплексом наведения «Дельта» в специальном контейнере. Hа внутренние крыльевые пилоны можно было подвесить от 2 до 4 ракет Р-60 класса «воздух-воздух». В ходе приемо-сдаточных облетов головной партии серийных самолетов летчики-испытатели М.С.Дексбах и В.П.Хомяков попали в аварии. Первая произошла 4 апреля 1975 г. с самолетом N 0302, который пилотировал Дексбах. После выполнения «полного профиля» он пошел на посадку с одним неработающим ПД, не заметив светового сигнала о его незапуске (он заходил на посадку по солнцу). При уменьшении скорости самолет стал резко пикировать. Только благодаря мастерству пилота катастрофы удалось избежать, но самолет был разрушен, а Дексбах повредил позвоночник и полтора года не летал. Вся испытательная нагрузка легла на его товарищей, главным образом на Кононенко и Хомякова. После этого случая все «вертикалки» были доработаны — в кабине установили двустрелочный указатель оборотов подъемных двигателей. Вторая авария произошла с Хомяковым 4 марта 1976 г.