С этой целью на самолете смонтировали подвижный двухпозиционный радиопрозрачный конус, под которым разместили антенну новой РЛС ЦД-30, кроме нее установили и более совершенный оптический прицел ПКУ При этом пушечное вооружение полностью демонтировали, а вместо него под консолями появились две ракеты РС-2-У.

Высокая скорость СМ-12 потребовала эффективных «тормозов», для того, что бы в процессе погони и прицеливания не проскакивать мимо атакуемой цели. Необходимо помнить, что при скорости 1920-1930 км/ч перехватчик покрывал за минуту свыше 30 км! Поэтому для СМ-12ПМ был изготовлен титановый хвостовой кок с раскрывающимися створками.

В период с 27 мая по 10 ноября 1958 г. заводские испытания проходил первый самолет из состава комплекса перехвата СМ-12-51 - СМ-12ПМ №66210101. За это время на нем выполнено 63 полета. Отработаны программы по испытанию самолета, автономным испытаниям станции ЦД-30 и летным исследованиям работы воздухозаборника. Кроме этого на самолете СМ-12ПМ в период с 10 октября по 15 декабря 1958 г. выполнены программы заводских испытаний скоростных подвесных баков, устранения постоянной составляющей сигнала станции ЦД-30 и доводки серийной станции ЦД-30. Утвержденные программы заводских испытаний полностью выполнены с положительными результатами и 17 ноября 1958 г. самолет СМ-12ПМ предъявлен на контрольные государственные испытания.

В государственных испытаний, самолет показал максимальную скорость 1720 км/ч и достиг практического потолка 17.400 м. Время подъема на высоту 10.000 м составило 4 минуты, а дальность полета без ПТБ - 1700 км. Тогда же эту машину оснастили двумя нестандартными подвесными баками емкостью по 520 л.