运-10的研制也打上了鲜明的时代烙印，在具体工作中，突出了那个时代极为流行的三个“三结合”，即“设计、制造、使用三结合”，“领导干部、工程技术人员、工人三结合”，“产、学、研三结合”，实施研制、生产并行工程。在运-10项目上，确定了“自力更生、自主创新、‘洋’为中用，发展国防科学技术”的路线。
运-10的气动设计吸收了来自英国的技术，结构设计和系统综合则参考了来自美国波音707的技术。至1975年6月，运-10的设计图纸全部完成，共发图143,000标准页，同在6月，仿制自美国普惠JT3D-7涡扇发动机的国产涡扇-8发动机在上海完成。1976年9月，运-10静力试验机制造完成。至1978年11月30日完成了全机静力破坏试验。1980年6月，运-10飞行试验机（装JT3D发动机）制造完成。1980年8月，运-10飞机的操纵、液压、燃油、电网络四大系统的模拟试验全部完成。
1980年9月26日，运10飞机在上海大场机场进行首次试飞。飞行时间上午9时37分～10时05分，起飞重量80吨，不收起落架和襟翼，飞行高度1350米，速度310～330公里/小时，绕场两周后着陆，运-10首飞成功。与运-10同步研制的涡扇-8型发动机装在波音-707上进行了飞行试验，实现了中国在大型商用涡扇发动机上“零的突破”。
从1980年10月至1984年6月，运-10先后转场试飞北京、合肥、哈尔滨、乌鲁木齐、广州、昆明、成都等地，7次成功飞抵西藏拉萨。
1981年12月8日，运-10首次转场北京，做飞行表演。
1983年4月25日，运-10转场试飞到哈尔滨，航程1840公里。1983年11月4日，运-10进行了最大起飞重量110吨，商载15吨，航程3680公里转场乌鲁木齐的长途试飞。1983年12月23日，运-10转场广州，为外贸公司运送了13吨出口商品。1983年12月29日，运-10从广州转场至海拔1900米的昆明，当时正值大雪天气，运-10经受了气候变化的严峻考验。
