Все усовершенствования оперативно вносились в третий экземпляр нового вертолета, собиравшийся на опытном производстве завода ╧ 329. В соответствии с правительственным постановлением этот вертолет создавался в десантно-транспортном варианте и получил название В-8АТ. Двадцать откидных сидений десантников располагались вдоль бортов грузовой кабины. В перегрузочном случае могли добавляться места еще для четырех человек. Заказчики на макете отработали загрузку и крепление в кабине различных видов боевой и инженерной техники, а также установку комплекса вооружения, аналогичного применяемому на Ми-4АВ. Внешний вид В-8АТ немного изменился по сравнению с В-8А: боковые двери кабины экипажа были заменены сдвижными блистерами; сдвижной стала и боковая дверь грузовой кабины.
Сборку В-8АТ закончили летом 1963 г., и он заменил на государственных испытаниях В-8А, который в дальнейшем использовался для летных и наземных ресурсных испытаний. Весной 1964 г. в ходе государственных испытаний В-8АТ был переоборудован в опытных целях в правительственный салон с соответствующей внутренней отделкой и мощными системами связи, позднее для продолжения испытании его вновь восстановили в транспортном варианте. Во время летных испытаний 19 апреля 1964 г. экипаж летчика-испытателя В.Колошенко установил на В-8АТ два мировых рекорда: рекорд дальности по замкнутому маршруту (2465,7 км) и рекорд скорости на базе 2000 км (201,8 км/ч). Несколько лет спустя, в 1967-1969 гг., экипажи И.Копец и Л.Исаевой на Ми-8 установили пять женских мировых рекордов.