2007年1月，轰-6K完成首飞，随后制造了第二架原型机，两架原型机后来按照试飞院的编号序列分别得到了861和862的编号。经过为期三年左右的试飞，2010年，轰-6K投入小批量生产，首批交付给曾执行过1951年抗美援朝战争中轰炸大和岛任务的的空军轰炸航空兵某师试用。