工程设计阶段完成以后进入样车试制和试验阶段，样车的试制由试制部门负责，他们根据工程设计的数据，根据试验需要制作各种试验样车。样车的试验包括两个方面：性能试验和可靠性试验。性能试验，其目的是验证设计阶段各个总成以及零部件经过装配后能否达到设计要求，及时发现问题，做出设计修改完善设计方案。可靠性试验的目的是验证汽车的强度以及耐久性。试验应根据国家制定的有关标准逐项进行，不同车型有不同的试验标准。根据试制、试验的结果进行分析总结，对出现的各种问题进行改进设计，再进行第二轮试制和试验，直至产品定型。
汽车的试验形式主要有试验场测试、道路测试、风洞试验、碰撞试验等。各个汽车企业都有自己的试验场，试验场的不同路段分别模拟不同路况，有沙石路、雨水路、搓板路、爬坡路等等。
道路测试是样车试验最重要的部分。通常要在各种不同的区域环境中进行，在我国北到黑龙江南到海南岛都有进行道路测试，以测定在不同气候条件下车辆的行驶性能以及可靠性。
风洞试验主要是为了测试汽车的空气动力学性能，获取风阻系数，积累空气动力学数据。一般要对汽车正面和侧面的风阻进行测定，正面的试验用于计算正面风阻系数和提升力，侧面试验主要是考察测向风对汽车行驶的影响。国外大的汽车生产厂家有自己的风洞试验室，由于造价非常昂贵的原因国内尚没有专门的汽车风洞试验室。
碰撞试验的作用是测试汽车结构的强度，通过各种传感器获得各个部分发生碰撞时的数据，考察碰撞发生时对车内假人造成的伤害情况。通过碰撞试验可以发现汽车安全上的问题，有针对性的对车身结构进行加强设计。碰撞试验主要包括正面碰撞、侧面碰撞以及追尾碰撞。
试验阶段完成以后，新车型的性能得到确认，产品定型。