Первый запуск по программе облета Луны состоялся 10 марта 1967 года со стартовой площадки №81 космодрома Байконур. Запуск получил обозначение “Космос-146”. На орбиту с помощью ракеты-носителя “Протон-К” (УР-500К, 8К82К) был выведен макет корабля 7К-Л1П (изделие 11Ф91, № 2П) и разгонный блок Д (изделие 11С824). Целью запуска была именно отработка блока Д. Первое включение разгонного блока для выведения макета корабля на околоземную орбиту прошло успешно. Но из-за неполадок в системе управления второе включение разгонного блока привело к отклонению макета корабля 7К-Л1 (“Космос-146”) от расчетной траектории. Апогей его орбиты увеличился, а перигей понизился. В результате макет корабля уже на второй день полета вошел в атмосферу и прекратил свое существование.
Следующий макет корабля 7К-Л1П № 3П (названный в сообщении ТАСС о запуске “Космос-154”) стартовал 8 апреля 1967 года. Предполагался полет к Луне, но из-за отказа в системе управления произошел досрочный сброс блоков малых двигателей, которые обеспечивали запуск двигательной установки блока Д. Макет корабля остался на околоземной орбите.
Вывод на орбиту беспилотного штатного корабля 7К-Л1 (№ 4Л) закончился катастрофой. 28 сентября 1967 года при старте отказал один из шести двигателей первой ступени ракеты-носителя “Протон-К” (УР500-К, № 229-01). Ракета-носитель была подорвана на 67-й секунде полета. Программа полета предусматривала облет Луны и возвращение корабля на Землю.
Еще одна попытка запустить корабль 7К-Л1 (№ 5Л) вокруг Луны 22 ноября 1967 года тоже оказалась неудачной. На этот раз не набрал необходимой тяги один из четырех двигателей второй ступени ракеты-носителя “Протон-К” (серийный № 230-01). Успешно сработала только система аварийного спасения. Спускаемый аппарат корабля 7К-Л1 был уведен в сторону от аварийной ракеты-носителя, но сама посадка на Землю прошла не совсем штатно.