4 апреля 1949 года состоялся первый полёт опытного образца самолёта Ан-2НАК – ночного разведчика и корректировщика артиллерийского огня. Поднял машину в небо лётчик-испытатель А.Е. Пашкевич.
Самолёт Ан-2 с двигателем АШ-62ИР стал базой для разработки целого ряда специализированных модификаций, и приоритет отдавался, безусловно, удовлетворению запросов военных. Опыт Великой Отечественной войны показал, что для разведки целей в ближнем тылу противника и корректировки артиллерийского огня может быть востребован лёгкий самолёт, который был бы лучше приспособлен для решения специфичных задач, чем По-2, но был бы легче и дешевле Су-12, масса которого превышала 9,5 тонн.
От базового Ан-2 разведчик получил носовую и среднюю части, в то время как за бипланной коробкой была выполнена остеклённая кабина штурмана, а двухкилевое хвостовое оперение размещалось на тонкой хвостовой балке. Предусматривались как неподвижная установка с 20-мм пушкой БД-20Э и боекомплектом 100 патронов, так и подвижная электрифицированная ВЭУ-1 с аналогичным орудием и запасом в 250 патронов. Из последней, размещённой на фюзеляже за верхним крылом, огонь по воздушному противнику должен был вести штурман. Предусмотрели также подвеску до четырёх светящихся (САБ-100-55) или фотоавиабомб (ФОТАБ-50-35) общей массой до 400 кг. Хотя разведчик считался двухместным, на нём сохранили второе управление на случай использования для обучения лётчиков.
Поскольку НРК относился к боевым машинам, то лётчика защитили от осколков снарядов зенитной артиллерии 12-мм бронезаголовником и 4-мм бронеплитами с левого борта и со стороны пола. Штурман во время полёта по маршруту сидел рядом с пилотом, а в боевой обстановке – на основном рабочем месте, защищённом шестнадцатью бронестёклами толщиной по 15 мм и 6-мм бронеплитой, прикрывавшей его сзади. Как и лётчик, штурман размещался в кресле с бронезащитой толщиной 5 мм.
В ходе государственных испытаний, завершившихся в феврале 1950 г., был выявлен ряд дефектов, требовавших доработок, к тому же недостаточная мощность бортовых источников электроэнергии не позволила испытать вооружение. Продолжительность полёта составила 4 ч 33 мин на высоте 4000 м. Самолёт ещё некоторое время числился в планах ОКБ, но в НИИ ВВС больше не передавался.
Спустя почти полгода после первого полёта самолёт был передан на государственные испытания, которые завершились в феврале 1950 года. Однако военные не проявили интереса к проекту, после чего Ан-2НАК использовался ОКБ О.К. Антонова в качестве летающей лаборатории.