По поводу первого полета «Гранда» существуют разногласия. По версии В.М. Шаврова, гигантский самолет впервые поднялся в воздух 2 марта 1913 года на Комендантском аэродроме Петербурга. Но погода в тот день стояла нелетная – дождь со снегом и раскисшая каша вместо почвы на аэродроме. Поэтому в тот день «Гранд» только «пробежался» по взлетной полосе и совершил небольшой подлет. Полноценный же первый полет состоялся 27 апреля, поздним вечером, в 22 часа. Пилотировал машину И.И. Сикорский (конструктору лишь недавно исполнилось 24 года), вторым летчиком был Г.В. Янковский, бортмехаником – В.И. Панасюк. Дебют «Гранда» прошел успешно: машина показала себя вполне устойчивой и отлично управлялась в воздухе, двигатели работали без перебоев. По окончании полета огромная толпа зрителей восторженно приветствовала авиаторов. В дальнейшем огромный самолет еще несколько раз поднимался в воздух над Петербургом, но его практически не фотографировали во время полета, что дало повод западной прессе иронически называть «Гранд» «Петербургской уткой».
Само по себе создание такого самолета и его полеты уже были грандиозным успехом. Но Сикорский справедливо считал, что мощности двух двигателей недостаточно для полетов на дальние расстояния; кроме того, «Гранд» пока не поднимался выше ста метров. Поэтому в самом конце апреля (или начале мая по новому стилю) 1913 года аэроплан встал на доработку. К двум двигателям добавились еще два, развернутые винтами назад, появились новые радиаторы и топливные системы, цельноповоротные кили, новое шасси, а на выступающем «балконе» кабины установили прожектор. Масса самолета возросла на 400 килограммов. Четырехмоторная версия получила новое название – «Гранд Балтийский», которое затем сменилось на «Большой Балтийский» (иногда для простоты говорили и просто «Большой»).
Первый в мире четырехмоторный самолет совершил первый полет 10 мая 1913 года, причем самолет уверенно летел и на трех моторах. Улучшились и другие показатели: скорость возросла и достигала теперь 100 километров в час, дальность полета составила 170 километров, аэроплан мог уверенно подниматься до пятисот метров. Газета «Новое время» писала: «
В ходе полетов Сикорский раз за разом испытывал свое детище на прочность, задавая все более и более сложные условия. Пассажиры «Большого Балтийского» то собирались на «балконе» и в кабине, то перемещались по всему фюзеляжу. Выяснилось, что устойчивость самолета от этого никак не зависит. Аэроплан также вполне «спокойно» отреагировал на инцидент 12 июня, когда на высоте 15 метров внезапно лопнула расчалка и попала в пропеллер, разнеся его на куски. Осколки винта пробили верхнее крыло, но самолет сохранил устойчивость, и Сикорский успешно приземлился. Когда в другом полете самолет попал в полосу сплошного дождя, пилот повел огромную машину по приборам, с нулевой видимостью, и опять-таки совершил благополучную посадку.
Один из полетов «Большого Балтийского» мог завершиться трагически. На высоте 800 метров над Петербургом внезапно «залихорадило» крайний правый двигатель. Выяснилось, что он вот-вот сорвется вниз, так как лопнуло его крепление. Тогда механик Василий Панасюк, держась за леера, подобрался к двигателю прямо по крылу и зафиксировал его на месте. Самолет спокойно долетел до аэродрома и уверенно сел. Это был первый в истории случай ремонта двигателя прямо во время полета.