19 октября 1968 года был запущен спутник «Космос-248». На этот раз все прошло более или менее благополучно. Спутник перекочевал с начальной низкой орбиты на расчетную — более высокую.
На следующий день, 20 октября 1968 года, был запущен спутник «Космос-249». Уже на втором витке с помощью собственных двигателей спутник «Космос-249» приблизился к «Космосу-248» и взорвался. Многие специалисты признали это испытание «частично удачным», так как спутник «Космос-248» (мишень) продолжал функционировать. Однако программа полета предусматривала повторное использование мишени, и при пуске «Космоса-249» проверялись лишь система наведения и система подрыва, но не ставилась задача уничтожения мишени.
Мишень была уничтожена при запуске второго перехватчика «Космос-252», стартовавшего 1 ноября 1968 года и в тот же день подорванного на орбите вместе с мишенью.
6 августа 1969 года стартовал спутник-мишень «Космос-291». Программа испытаний предусматривала уничтожение этой мишени спутником-перехватчиком, запуск которого планировался на следующий день. Однако на спутнике-мишени после его вывода на орбиту не включились бортовые двигатели, он остался на орбите, непригодной для испытаний, и запуск спутника-перехватчика был отменен.
Очередной спутник-мишень «Космос-373» стартовал 20 октября 1970 года и, совершив несколько маневров, вышел на расчетную орбиту.
Перехват этой цели, как и планировалось, осуществлялся дважды. Сначала 23 октября 1970 года был запущен спутник-перехватчик «Космос-374». На втором витке он сблизился со спутником-мишенью, прошел мимо и затем взорвался, оставив мишень неповрежденной.
30 октября 1970 года стартовал новый спутник-перехватчик «Космос-375», который также совершил перехват цели на втором витке. Как и в случае с «Космосом- 374», перехватчик прошел мимо цели и лишь потом взорвался. Такой двойной пуск спутников-перехватчиков с небольшим временным интервалом позволил оценить возможности стартовых команд по оперативной подготовке пусковых установок для повторных запусков.
Следующее испытание состоялось в феврале 1971 года. Во время этого испытания впервые для запуска спутника-мишени был использован носитель «Космос» (более легкий и более дешевый, чем носитель «Р-36»), а также впервые мишень была запущена с космодрома Плесецк.
Спутник-мишень «Космос-394» стартовал 9 февраля 1971 года, а спутник-перехватчик «Космос-397» запустили 25 февраля 1971 года. Перехват был осуществлен на втором витке по уже апробированной схеме. Перехватчик сблизился с мишенью и взорвался.
18 марта 1971 года стартовал спутник-мишень «Космос-400», а 4 апреля 1971 года был запущен спутник-перехватчик «Космос-404». Программа полета предусматривала дальнейшую отработку системы наведения и проверку функциональных возможностей двигательной установки. Вместо заряда на спутнике было установлено дополнительное измерительное оборудование. Испытывалась и новая схема сближения перехватчика с мишенью. В отличие от всех предыдущих испытаний, перехватчик приближался к мишени не сверху, а снизу. Вся необходимая информация о работе бортовых систем была передана на Землю, после чего спутник был сведен с орбиты и сгорел над Тихим океаном.
В конце 1971 года состоялось еще одно испытание «Истребителя спутников». Оно проходило в рамках Государственных испытаний, по результатам которых должно приниматься решение о взятии системы на вооружение.
29 ноября 1971 года стартовал спутник-мишень «Космос-459», а 3 декабря 1971 года был запущен спутник-перехватчик «Космос-462». Перехват прошел успешно. Государственная комиссия в целом одобрила результаты работ и рекомендовала после проведения ряда доработок принять систему на вооружение.
На доработки отводился год, и в конце 1972 года планировалось провести новые испытания. Однако вскоре были подписаны Договор об ограничении стратегических вооружений (Договор ОСВ-1) и Договор об ограничении систем противоракетной обороны (Договор по ПРО). По инерции советские военные 29 сентября 1972 года запустили в космос еще один спутник-мишень — «Космос-521», но испытание по перехвату не состоялось.
Саму систему приняли на вооружение, и несколько «Истребителей спутников» были помещены в шахтные пусковые установки в районе космодрома Байконур.
Испытания возобновились только в 1976 году. Перерыв, вызванный международной разрядкой, был использован не только для модернизации отдельных элементов системы, но и для разработки некоторых новых принципиальных решений. Самой важной из доработок явилась новая система наведения на цель.