Из-за проблем на лётных испытаниях, связанных с остановкой двигателей при стрельбе из носовых пушек, постановка в производство была сначала приостановлена, а затем (в апреле 1956 года) и вовсе прекращена из-за отказа ВВС СССР от штурмовой авиации[1].
В конце 1940-х годов КБ Ильюшина разработало принципиально новый Ил-20, тяжелобронированный штурмовик с поршневым двигателем М-47. Однако общий переход на реактивную авиацию и постановка в серию реактивного бомбардировщика Ил-28 помешали его дальнейшему совершенствованию. Летом 1949 года ОКБ-240 предложило разработать штурмовик Ил-40, построенный на базе двух двигателей ТВ-2, однако проект был отклонён ВВС[1]. Тем не менее, в 1950—1951 году был составлен эскизный проект реактивного штурмовика, построенного на базе двух турбореактивных двигателей АМ-5 к тому времени хорошо освоенных в производстве[2]. Вдобавок, война в Корее показала необходимость в самолёте непосредственной огневой поддержки, и 1 февраля 1952 года Совет Министров СССР постановил разработать реактивный штурмовик Ил-40[1]. Тактико-технические требования ВВС к Ил-40 были выданы главному конструктору самолёта 26 февраля 1952 года, оно предполагало создание самолёта, способного развивать скорость до 850 км/час на высоте 1000 м, взлетать с разбегом не более 750 м, а также нести артиллерийское, ракетное и бомбовое вооружение. Экипаж два человека. Силовая установка два турбореактивных двигателя АМ-5Ф.[3] Защита эскизного проекта прошла через 20 дней, а через год с небольшим прошла выкатка самолёта[1].
Ил-40 совершил свой первый полёт 7 марта 1953 года. Пилотировал при этом его Владимир Коккинаки. Лётные испытания проходили нормально, однако при стрельбе выяснилось, что шесть пушек НР-23 при стрельбе очередями вызывали остановку двигателей из-за попадания пороховых газов в двигатели. Газовые камеры с управляемыми створками при этом не помогали[1]. После замены их на четыре пушки ТКБ-495А конструкции Афанасьева проблема была устранена[4]: стрельба очередями больше 80 выстрелов всё ещё вызывала перебои, однако не приводила к остановке двигателей[1].
В ходе государственных испытаний, проводившихся с января по март 1954 года, было установлено, что Ил-40 являлся довольно простым в пилотировании самолётом: лётчикам, освоившим МиГ-15, не составляло большого труда переучиться на Ил-40[1]. Тем не менее, на низких скоростях управляемость самолёта оставляла желать лучшего.[1] В ходе испытаний заказчик предъявил ряд пожеланий: улучшить управляемость, ликвидировать вероятность помпажа из-за попадания пороховых газов в воздухозаборники, повысить бомбовую нагрузку до 1400 килограммов[1]. Однако в соответствии с постановлением правительства от 16 октября 1954 года Ил-40 запустили в серийное производство. Тем же постановлением КБ Ильюшина обязали представить ещё один опытный экземпляр с двигателями АМ-09[1].