Большое число летающих лабораторий на базе Ан-12 было создано для испытаний и доводки различной радиоаппаратуры, предназначенной в дальнейшем для установки на другие машины. Для отработки и испытаний РЛС бокового обзора (БО) первого поколения в 1965 году один Ан-12 был доработан в летающую лабораторию. Эта работа была проведена ЛИИ совместно с ВВА им. Жуковского. Неподвижная антенна имела длину около двух метров и состояла из шестидесяти отдельных элементов. На той же ЛЛ позднее испытывалась и первая советская серийная РЛС БО, которая вошла в комплект оборудования разведчика-бомбардировщика МиГ-25.

Еще на одном Ан-12 в течение длительного времени испытывались многие другие образцы специального оборудования, которые впоследствии широко применялись на тактических и дальних разведчиках. Прежде всего, это были фотоаппараты и станции общей и детальной радиотехнической разведки.

Другими средствами воздушной разведки, испытанными на Ан-12, стали тепловизоры. В 1969 году была создана летающая лаборатория Ан-12Б «Кубрик», оснащенная комплексом аппаратуры для исследования инфракрасного излучения надводных, наземных и воздушных объектов с целью испытания объектов инфракрасной техники.

Для проведения геофизических исследований и изучения магнитного поля земли в Антарктиде единственный Ан-12ТП-2, принадлежавший Управлению полярной авиации, был дооборудован соответствующей аппаратурой. Внешне самолет отличался удлиненным обтекателем РЛС и выносным блоком магнитометра в хвостовой части.

Широко использовался Ан-12 для отработки разнообразных систем вооружения, благо грузоотсек и большая полезная нагрузка позволяли разместить не только испытуемые образцы, но и посты управления для инженеров-экспериментаторов, а также контрольно-записывающую аппаратуру. Например, в 1974 году на Ан-12 проводились летные испытания новой головки самонаведения для противорадиолокационных ракет, успешно завершившиеся с рекомендацией о принятии на вооружение.

Несколько самолетов-лабораторий на базе Ан-12 использовались при создании оборудования для поиска атомных подводных лодок, характеристики скрытности которых к середине семидесятых годов значительно улучшились. На этих ЛЛ были предприняты попытки найти новые физические методы обнаружения подводных целей и определения текущих координат подвижных объектов, движущихся на большой глубине и скорости. Одна из этих машин после завершения работ по противолодочной тематики была переоборудована под аппаратуру для радиометрических исследований водной поверхности морей и океанов, разработанную в Институте космических исследований Академии наук СССР. Исследования по этой теме проводились в период с 1981 по 1989 годы с базированием самолета на Камчатке.

Универсальная летающая лаборатория Ан-12М ЛЛ на статической стоянке аэрокосмического салона в Жуковском.

Летающая лаборатория Ан-12 «Кубрик» для испытаний ИК-систем и авиационного оборудования

«Носатый» Ан-12Б СССР-11819 для испытаний авиационного оборудования	Летающая лаборатория Ан-12АП СССР-12186 с оборудованием для проведения исследований по программам Института земного магнетизма