1960年9月5日，由试飞员N.V.利欧申领衔的机组驾驶早期型号的米-6型机进行了自动模式的试飞。该架飞机的生产编号缩写为0104V，可能的编号为9680104V或0030104V（参见下文中的制造编号体系），但无法具体确定是哪一架飞机。在该机减慢速度以小角度滑翔降落时，左舷的发动机突然加大油门，这导致发动机立刻停车。利欧申努力减小飞机的垂直速度，并成功使飞机以翻滚方式垂直着陆。在降落过程中，飞机前轮撞到山丘折断，在完全停止前又机头着地，并向前滑行了90米（300英尺）。在撞击瞬间，油箱中的航油溅到了发动机上，导致飞机起火，所幸的是机场地面人员迅速赶到事故地点，扑灭了刚刚燃起的大火。15天后，利欧申在驾驶另一个生产批次（生产编号为0205）的米-6型机时，首次按预定计划以自动驾驶模式试降。这次尝试同样以事故告终。直升机尾部的后保险杠和主轮先着地。在机头落下时，主转子的三个叶片卡住了尾桁，造成尾桁损毁。在每次发生类似事件后，都会依据事故原因对直升机进行改进，或是对飞行手册进行修订。
此后又进行了多次测试飞行。例如，在9月5日发生事故之后，有关部门10月对D-25V发动机进行了测试，以检查D-25V在飞行过程中油门突然增大和空中停车的风险。同年11月～12月，进行了旨在确定主转子叶片圆柱体旋转平面一致性的测试。1961年1月，在莫斯科以东约30千米（18.5英里）的契卡洛夫空军基地的瓦列里·P.契卡洛夫苏联空军国家研究院再次进行了自动驾驶降落试验。11月底前完成了外部吊索系统测试，其中包括货物的紧急投送。测试是在莫斯科以东的扎克哈科夫和熊湖上方进行的。1962年6月～7月，在用新型9级压缩机代替原来的8级压缩机后，又对D-25V发动机进行了测试。
1962年12月，联合国家验收试验成功结束。GK NII VVS在报告中称：“米-6运输和军用运输直升机装备有两个D-25V涡轮轴发动机，是当今世界上最大的直升机，并是首个装备涡轮轴发动机的苏联直升机。米-6型机在性能，尤其是载荷、可运送的货物体积、人员、作战物资数量等方面优于苏联所有现役直升机。”次年，米-6正式列装苏联部队。
除了第23厂外，位于顿河畔罗斯托夫的第168厂也在生产米-6型机，并且该厂早在1959年就制造了首批4架量产型米-6直升机。米里设计团队在第168厂设立了一个分支机构，以改进米-6型机和开发新的机型。第168厂一直生产米-6型机，直到1980年转产新一代重型直升机——米-26型机。第168厂一共生产了874架米-6型机，涵盖所有机型。高峰时的年产量为74架（1974年）。莫斯科的飞机制造厂共生产了50架米-6型机，1962年即停产。停产后第23厂转隶负责航天和导弹项目的通用机械制造部，转而生产火箭和航天器。
（说明：米-6使用四套不同的生产编号系统。在所有的系统中，生产编号都有一个后缀B（斯拉夫语字母的V）作为生产编码。有资料认为该字母代表Vertolyot（直升机），但这一解释值得怀疑。因为第168厂以前就生产直升机，没有理由单独为米-6设计独特的编码。
莫斯科／菲利（第23厂）生产的米-6型机的生产编号为7位。例如，苏联空军的“12号苏联红”（生产编号为：1030401V）。第一位数字表示生产年份（1961）；第二位始终是“0”，没有任何意义；第三位数字“3”表示由第23厂制造（省略了第一位数字是为了迷惑敌国的间谍）。剩下的两个数前两位数表示生产批次，后两位数表示在该批次中的序号（每批最高10架）。
第168厂的米-6型机多年以来共使用三套生产编号系统。第一套编号系统使用于1959～1969年，通常也是7位数字。例如，1964年6月22日生产的米-6型机CCCP-11329第1号（该机后被重新注册为CCCP-21862，原来的注册号被转给生产编号为8346010的安-12BK），其生产编号为4681705V，意即，该机于1964年生产，制造单位为第168厂，生产批次为17，生产序号为05。1960年制造的飞机生产编号为8位，生产年份代码为10，因为它排在1959年之后，而1959年的飞机的生产年份代码为“9”。因此，苏联空军的“15号苏联红”的生产编号为10680508V。通常每个批次生产10架飞机，但1975年的第21批次是个例外，该批次为15架。）
第二套编号系统用于1970年至1974年间生产的飞机，包括6位数字。例如，1974年2月27日生产的米-6A（CCCP-21001）的生产编号为747308V，其中“74”代表生产年份，“73”代表生产批次，“08”代表该架飞机在该生产批次中的序号。
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