Kolejnych odpaleń dokonano 26 kwietnia i 31 maja 2001 roku. Podczas próby z 3 maja pocisk uderzył w specjalnie do tego celu zbudowany bunkier, próba miała na celu sprawdzenie penetracyjnych możliwości głowicy bojowej. 24 sierpnia tego samego roku po raz pierwszy dokonano odpalenia pocisku z samolotu Boeing F/A-18E/F Super Hornet należącego do United States Navy. Maszyna wystartowała z pokładu lotniskowca. 20 listopada 2001 roku sprawdzono profil lotu wykorzystujący maksymalne możliwości pocisku. 15 grudnia 2001 roku przeprowadzono szóstą próbę a cztery dni później, 19 grudnia, Departament Obrony Stanów Zjednoczonych podpisał z Lockheedem umowę o rozpoczęciu produkcji małoseryjnej. Faza prób operacyjnych pocisku rozpoczęła się w 2002 roku. Przeprowadzono je 4 kwietnia, 18 lipca i 13 września. Podczas prób pojawiły się usterki pocisku związane z nieprawidłową pracą sterów, wnikaniem wody do wnętrza, nieprawidłowym pokryciem pocisku zwiększającym jego sygnaturę radarową i brakiem odpowiednich wyświetlaczy w F-16 uniemożliwiającym współpracę pomiędzy pociskiem a jego nosicielem. Po rozwiązaniu problemów AGM-158 został dopuszczony do użycia w październiku 2003 roku.