Ngày 10 tháng 8 năm 2011, tàu Varyag bắt đầu các cuộc thử nghiệm trên biển. Một nhà phân tích của RSIS lưu ý rằng Trung Quốc vẫn còn một chặng đường dài để đưa tàu vào hoạt động, nhưng rất quyết tâm làm việc này.[28] Ngày 15 tháng 8 năm 2011, tàu Varyag về đậu tại Đại Liên, hoàn thành cuộc thử nghiệm bốn ngày trên biển.[29] Ngày 29 tháng 11 năm 2011 chiếc tàu sân bay rời cảng cho cuộc thử nghiệm lần thứ hai.[30][31] Tháng 11 năm 2011 chiếc tàu được vệ tinh chụp ảnh trong khi đang thực hiện các cuộc thử nghiệm trên biển.[32] Tàu sân bay này dự kiến được chuyển giao cho PLAN năm 2012.[33] Chiếc tàu sân bay hoàn thành sáu cuộc thử nghiệm trên biển ngày 17 tháng 5 năm 2012 và quay trở lại Đại Liên.

Khi tàu được xem là biểu tượng trở thành một cường quốc hải quân của Trung Quốc thì những câu chuyện về những phi công lái máy bay chiến đấu trên tàu sân bay đầu tiên của họ lại chứng minh ngược lại. Có rất nhiều thứ, có thể có và sẽ đi sai, sự kết hợp lại tạo ra nhiều nghi ngờ về khả năng Bắc Kinh sẽ có một tàu sân bay thật sự hữu ích trong thời gian tới. Đã có ít nhất 3 sự cố lớn liên quan đến lực lượng thử nghiệm các máy bay chiến đấu J-15.

Theo các chuyên gia quân sự đánh giá thì chỉ trong thời tiết lý tưởng, sóng yên biển lặng, tiêm kích hạm J-15 mới có thể cất, hạ cánh được trên tàu sân bay này, còn trong điều kiện thời tiết xấu thì J-15 đành "nằm bẹp", Liêu Ninh cũng bị "xếp xó", vì nếu tiêm kích hạm bị tê liệt thì cả biên đội tàu sân bay cũng không còn khả năng tác chiến[34]. Sự phụ thuộc vào công nghệ của Nga khiến tầm hoạt động và khả năng tác chiến trên biển của tàu Liêu Ninh bị hạn chế[35]. Liêu Ninh bị xem là "Trái bom hẹn gờ" có thể phát nổ bất kỳ lúc nào, kéo lùi mọi nỗ lực của nước này nhằm trở thành một thế lực mạnh về hải quân.