Согласно заданию, истребитель "152" с двигателем РД-10 должен был развивать скорость у земли 840 км/ч, а на 5000 м - 860 км/ч, подниматься на эту высоту за 4,8 минуты, иметь потолок не менее 12500 м и летать на расстояние до 700 км. Запланировали вооружение из двух 37-мм пушек.

Крыло самолета "152" скомпоновали ил новых, как тогда говорили, более "махоустойчивых" профилей 12145 и П2-12 с относительной толщиной 12%. При этом критический угол атаки крыла доходил до 18"-19°, а эффективность элеронов сохранялась до 22°-24°. В ходе проектирования конструкторы хотели заменить 37-мм пушки на четыре НС-23, но установили лишь три 23-мм орудия с общим боекомплектом 150 патронов. Летчик защищался лобовым 55-мм бронестеклом и 8-мм передней бронеплитой и бронеспинкой. Фонарь кабины открывался вбок, а нилот располагался над двигателем, установленным под углом 5" 40' к строительной горизонтали самолета.

Заводские испытания "152-й" начались в октябре 1946 года. В следующем месяце И.Е.Федоров опробовал машину в воздухе. Это был дебют Ивана Евграфовича, впервые поднявшего опытную машину и ставшего ведущим летчиком-испытателем ОКБ-301.

В ходе испытаний обнаружились недостаточная путевая устойчивость и слишком малые нагрузки на ручке управления самолетом от рулей высоты на посадке. После доработки самолета в апреле 1947 года заводские испытания завершились.

Сравнение Ла-152 с Як-17 (улучшенный вариант истребителя Як-15) показывает, что при нормальном полетном весе его скорость была на 90 км/ч, а дальность па 100 км больше. Ничего удивительного в этом нет. Все дело в аэродинамике. В отличие от Як-17 крыло Ла-152 было выполнено из тонких профилей, да и удельная нагрузка на крыло стала выше - 260 кг/м: по сравнению со 195 кг/м2 у Як-17. Все это в совокупности с большим запасом топлива и предопределило лучшие характеристики. Но взлетно-посадочные данные оказались хуже, что ограничивало эксплуатацию машины на многих грунтовых аэродромах - самых распространенных в СССР.

В июле 1947 года истребитель передали на государственные испытания в НИИ ВВС]. Они продолжались недолго. В одном из полетов летчика-испытателя И.М. Дзюбы на самолете отказал двигатель. При вынужденной посадке машина оказалась основательно поврежденной, и ее не восстанавливали. К этому времени уже испытывался истребитель "156" с двигателем РД-10Ф, оснащенным форсажной камерой.

Еще в ходе проектирования самолета "152" была предусмотрена замена ТРД РД-10 на РД-20 или ТР-1 А.М.Люльки. Проект с ТР-1 получил обозначение "154". Расчеты показывали, что с ТР-1 самолет, имея пару пушек НС-23, сможет у земли разогнаться до 950 км/ч, а на 5000 м - до 1000 км/ч. До трех минут сокращалось и время набора этой высоты, а потолок возрастал до 14000 м. Перспектива заманчивая, но ТР-1 вовремя не поспел, а когда его сделали, то выяснилось, что он нуждается в длительной доводке. Планер самолета построили, но он так и не дождался своего двигателя.