Як-24 позволял транспортировать 19 человек десанта с полным вооружением и стрелка носовой пулеметной установки. В различных комбинациях перевозились пушки калибром до 76 мм, минометы калибром до 120 мм с расчетами и боеприпасами, два мотоцикла с колясками и десантниками или 6 мотоциклов без колясок также с десантниками. В грузовом отсеке могли размещаться автомобили ГАЗ-67Б и ГАЗ-69. Кроме основного транспортного варианта, Як-24 мог быстро трансформироваться в санитарный. В этом случае в его грузовой кабине размещалось 18 лежачих больных или раненых и сиденье со столиком для медперсонала. Як-24 позволял транспортировать 19 человек десанта с полным вооружением и стрелка носовой пулеметной установки. В различных комбинациях перевозились пушки калибром до 76 мм, минометы калибром до 120 мм с расчетами и боеприпасами, два мотоцикла с колясками и десантниками или 6 мотоциклов без колясок также с десантниками. В грузовом отсеке могли размещаться автомобили ГАЗ-67Б и ГАЗ-69.

Кроме основного транспортного варианта, Як-24 мог быстро трансформироваться в санитарный. В этом случае в его грузовой кабине размещалось 18 лежачих больных или раненых и сиденье со столиком для медперсонала.

17 декабря 1955 года Е. Милютичев поднял груз массой 4000 кг на высоту 2902 м. Г. Тиняков поднял 2000 кг на 5082 м, что было зарегистрировано ФАИ в 1956 году как мировые рекорды. Несмотря на довольно продолжительную доводку вертолета, серийным машинам продолжали сопутствовать неудачи. 27 октября 1956 года при облете Як-24 в Ленинграде летчиком Милютичевым на высоте 70 м появилось прогрессирующее правое скольжение. Пытаясь парировать его, летчик ввел вертолет в левый разворот, который стал самопроизвольно возрастать с переходом машины в спираль с креном 40°. Отклонение ручки управления и педали вправо никак не отразилось на положении машины. Пришлось отключать муфты сцепления и садиться на режиме авторотации. Причиной аварии стала недостаточная боковая устойчивость и управляемость вертолета, в связи с чем рекомендовалось ОКБ внедрить на серийных машинах стабилизатор новой конструкции.

Примерно в это же время экипаж летчика-испытателя ЛИИ Ю. Гарнаева удачно выполнил на Як-24 беспосадочный перелет по маршруту Ленинград — Москва. Як-24 проходил войсковые испытания в 652-м вертолетном полку ВВС Московского военного округа. Впоследствии в составе этого полка эксплуатировалось две эскадрильи «двадцать четвертых», включавшие свыше 20 машин.
Внедрением Як-24 в серийное производство и его дальнейшей модификацией руководил И. А. Эрлих, возглавлявший ленинградский филиал ОКБ-115.

В 1958 году в НИИ ВВС, в период с 21 февраля по 31 марта проходил испытания вертолет трубоукладчик. На левом борту серийной машины № 03310 завода 272 размещалась кассета с трубами, укладка которых осуществлялась вдоль выбранной трассы. Ведущими по испытаниям были инженер С. X. Атабекян и летчик-испытатель К. Д. Таюрский.
После испытаний вертолет был возвращен на завод и переоборудован в топливозаправщик. Для этого в грузовой кабине разместили три бака вместимостью по 1060 литров каждый и 10 бочек общей емкостью 200 литров. Заправка боевой техники могла проводиться как с посадкой,так и на режиме висения. Государственные испытания, проведенные в период с 24 мая по 26 июня 1958 года, показали, что конструкция вертолета не обеспечивала достаточную прочность при выполнении подобных операций, и вопрос о принятии на вооружение как топливозаправщика, так и трубоукладчика должен был решиться после завершения войсковых испытаний Як-24. В этих испытаниях ведущими были инженер Загордан и летчик-испытатель Таюрский.

В 1958 году на государственные испытания передали модифицированный Як-24У (уширенный), построенный в декабре 1957-го. Как видим из названия, вертолет отличался от своего предшественника прежде всего увеличенной на 400 мм шириной грузовой кабины. Кроме этого, были вновь установлены несущие винты диаметром 21 м и увеличены углы их наклона до 2° 30" переднего -вправо, а заднего влево. Смонтировали устройство для наружной подвески грузов, изменили геометрию оперения, установив стабилизатор с поперечным V, сняли триммер с киля, увеличили объем топливных баков. В систему управления ввели автоматы демпфирования для стабилизации вертолета в полете и установили новое шасси с противорезонансными амортизационными стойками.

Государственные испытания, проведенные летчиками В. Кравченко и А. Солодовниковым, проходили спокойно, без срывов и аварий. Лишь в одном полете вынуждены были сбросить на взлете пушку, закрепленную на внешней подвеске, которая в процессе выдерживания задела стволом землю — слишком тяжелая была. Заметно улучшились пилотажные характеристики, расширился ассортимент перевозимых грузов, появилась возможность транспортировать на внешней подвеске крупногабаритные грузы массой до 3,5 т.

15 января 1959-го главный конструктор филиала ОКБ-115 Эрлих сообщил заместителю Председателя Совмина СССР Д. Устинову: «На вертолете Як-24У, успешно прошедшем государственные испытания в октябре 1958 года, уже в настоящее время имеется возможность производить транспортировку по воздуху ракет ПВО... Считаю необходимым в 1959 году оборудовать вертолеты Як-24У и Як-24 для перевозки ракет и провести эксплуатационные испытания».

Министерство обороны СССР хотело иметь на вооружении вертолеты Ми-4, Як-24 и Ми-6 грузоподъемностью 1,5, 4,0 и 8,0 т. На 1960 — 1965 годы потребовалось 250 — 300 машин Як-24У, но отечественные заводы были перегружены. В правительстве рассматривался вопрос о выпуске Як-24 в Чехословакии на заводе «Авиа», но внедрение в серийное производство Ми-6 с турбовальными двигателями окончательно решило судьбу «летающего вагона». Его эксплуатация прекратилась в начале 1960-х.

Однако опытно-конструкторские работы продолжались. В 1959-м прошел заводские испытания пассажирский вариант Як-24К. На его разработку потребовался лищь один месяц. В следующем году на летные испытания вышел 30-местный пассажирский Як-24А. Огромные прямоугольные окна центральной части салона делали фюзеляж этой машины действительно очень похожим на вагон пассажирского поезда. В 1961-м появились проекты Як-24 с турбовальными двигателями и машины грузоподъемностью 35 — 40 т, выполненной по аналогичной схеме. Но все усилия ОКБ были тщетны.

Заслуженный летчик-испытатель Солодовников довольно хорошо отзывался о Як-24 и сожалел, что работы по нему быстро прекратили, а построенные.вертолеты отправили на слом. Несмотря на непродолжительный период эксплуатации серийных Як-24, им довелось принять участие и при решении народно-хозяйственных задач. В 1959 году вертолеттрубоукладчик использовался при строительстве газопровода Саратов — Ленинград. Другая машина участвовала в реставрации Екатерининского дворца в г. Пушкине. Последнюю работу выполнили летчики-испытатели НИИ ВВС П. Шишов и В. Кравченко. Привлекался вертолет для геологических изысканий и съемок кинофильмов.

Внешне Як-24 производил впечатление цельнометаллического летательного аппарата, выполненного по передовой для тех лет технологии. Каково же было мое удивление, когда обнаружилось, что его фюзеляж представляет ферменную конструкцию с полотняной обшивкой. В передней части фюзеляжа размещалась трехместная пилотская кабина для двух летчиков и радиста. Здесь же находились подвижная стрелковая установка с пулеметом ТКБ-481 (А-12,7). В грузовой кабине имелся люк, закрывающийся двустворчатыми крышками и предназначенный как для транспортировки грузов на внешней подвеске, так и для загрузки на режиме висения людей и грузов массой до 200 кг. В хвостовой части грузовой кабины располагался гузовой трап.

Лопасти несущих винтов состояли из стального лонжерона и закрепленных на нем с помощью хомутов фанерных нервюр. Вся конструкция обшивалась перкалью. Летом 1958 года на территории ГДР совершил вынужденную посадку вертолет Сикорского S-55. По результатам обследования машины Милю, Камову и Эрлиху было дано задание ускорить отработку цельнометаллических лопастей и разработать опытные образцы цельнометаллических клееных лопастей. Но до Як-24 они дошли лишь во время одной из реставраций вертолета, экспонирующегося в монинском музее ВВС.

Управление вертолетом осуществлялось посредством довольно сложной кинематической цепи и заключалось в изменении величины и направления силы тяги несущих винтов. Изменение вектора и величины тяги несущих винтов выполнялось с гюмощью автоматов перекоса и ручки «Шаг-Газ» соответственно. Кроме этого, при отклонении ручки управления вертолетом «от себя» или «на себя» происходил как наклон несущих винтов, так и координированное изменение их циклического шага в продольном направлении и дифференциальное изменение общего шага.
Путевое управление осуществлялось отклонением педалей, приводившее к равновеликим изменениям циклического шага несущих винтов. Для снижения усилий на командных органах управления в проводку управления включались гидроусилители по обратимой схеме в продольном канале и по необратимой схеме в поперечном канале. Управление гидравлическими муфтами сцепления — электрическое, тормозом несущего винта — механическое с тросовой проводкой.