Это также произошло со мной в Android Studio 1.1 - хотя он должен поддерживать модульные тесты без плагина.
На других машинах (тот же проект, та же версия AS) я обнаружил, что при запуске модульных тестов среда IDE не добавляет файл android.jar в classpath, а на моей машине это делает.
Мое лучшее предположение состояло в том, что из-за преобразования, которое мы сделали из Maven в Gradle и перехода от intellij к AS, где-то на моей машине оставался некоторый кеш настроек, что привело к добавлению android.jar в classpath.
Я удалил все кэши, связанные с Android, с моего компьютера (в папке c: \ users \ USRE_NAME):
.android
.AndroidStudio
.gradle
.m2
После этого я снова открыл проект, и тесты сработали.
Все еще пытаюсь понять, что пошло не так, но сейчас это должно сработать.