Боевая работа ЗРК "Стрела-1" осуществлялась в следующем порядке. При получении целеуказания или при самостоятельном визуальном обнаружении цели стрелок-оператор наводил пусковую установку с ЗУР на цель, используя для повышения точности оптический визир. Одновременно включалось питание борта первой ЗУР (через 5 секунд – второй ЗУР) и открывались крышки транспортно-пусковых контейнеров. Услышав звуковой сигнал о захвате цели ГСН и визуально оценив момент входа цели в зону пуска, оператор нажатием кнопки "Пуск" осуществлял старт ракеты. При движении ракеты по контейнеру срезался кабель электрического питания ЗУР, при этом в предохранительно-исполнительном механизме снималась первая ступень предохранения. Стрельба велась по принципу "выстрелил и забыл".
По результатам испытаний были определены вероятности поражения одной ЗУР при стрельбе навстречу цели, летящей со скоростью 200 м/ с на высоте 50 м. Они составляли от 0,15 до 0,64 – для бомбардировщика и от 0,1 до 0,6 – для истребителя. При увеличении скорости цели до 300 м/с и высоты до 1000 м вероятности составили от 0,15 до 0,52 – для бомбардировщика и от 0,1 до 0,42 – для истребителя.
При стрельбе вдогон вероятность поражения целей, летящих со скоростью 300 м/с, составила 0,47…0,49, а со скоростью 200 м/с – 0,52…0,65.
В соответствии с рекомендациями Госкомиссии по проведению испытаний в период 1968-1970 гг. провели модернизацию комплекса. В состав ЗРК был введен пассивный радиопеленгатор (ПРП) разработки Ленинградского НИИ "Вектор" Министерства радиопромышленности, обеспечивающий обнаружение целей с включенными бортовыми радиосредствами, их сопровождение и ввод в поле зрения оптического визира. Предусматривалась возможность целеуказания по данным ЗРК с пассивным радиопеленгатором другим ЗРК "Стрела-1" упрощенной комплектации – без пеленгатора.
Благодаря усовершенствованию ракеты была уменьшена ближняя граница зоны поражения комплекса, повышена вероятность поражения целей на малых высотах и точность самонаведения.
Была разработана контрольно- проверочная машина, позволяющая контролировать работу штатных боевых средств комплекса "Стрела- 1" с учетом изменений, введенных в него при модернизации.
Государственные испытания модернизированного комплекса "Стрела-1М" проводились на Донгузском полигоне с мая по июль 1969 г. под руководством комиссии, которую возглавлял В.Ф.Воропаев. На вооружение войск ПВО СВ ЗРК "Стрела-1М" был принят в декабре 1970 г.
По результатам испытаний комплекс мог обеспечивать поражение самолетов и вертолетов, летящих со скоростью до 310 м/с, на высотах от 30…40 до 3500 м, при курсовых параметрах до 3500 м, и маневрирующих с перегрузкой до 3 ед. на дальностях от 500… 1600 до 4200 м.
По сравнению с ЗРК "Стрела-1" в модернизированном комплексе ближняя граница зоны поражения была уменьшена на 400…600 м, а нижняя – до 30 м.
Вероятность поражения неманеврирующих целей при равномерных фонах возросла и при стрельбе навстречу составляла при скорости цели 200 м/с на высотах до 50 м 0,15-0,68 – для бомбардировщика и 0,1-0,6 – для истребителя. При скорости цели 300 м/с на высоте 1000 м эти показатели составили, соответственно 0,15-0,54 и 0,1-0,7, а при стрельбе вдогон – 0,58-0,66 и 0,52- 0,72.