Испытания двух экземпляров, продолжавшиеся до конца августа, показали преимущество двухкилевого оперения. Поэтому в сентябре соответствующим образом переделали и Do 17V1. А 4 октября эту машину впервые продемонстрировали публично в ходе воздушного парада, приуроченного к празднику урожая. Именно тогда в прессе появилось прозвище Fliegende Bleistift — «летающий карандаш», подчеркивавшее характерные очертания самолета с тонким вытянутым фюзеляжем.
Второй экземпляр с 8 октября по 7 ноября проходил опытную эксплуатацию в «Люфтганзе», после чего его вернули в Рехлин. Первая машина тем временем продолжала испытательные полеты, но 21 декабря была разбита при посадке с остановившимся двигателем. Все три члена экипажа получили ранения, двое из них — тяжелые.
Постройка третьего прототипа Do 17d (Do 17V3) задерживалась из-за отсутствия двигателей. Весной 1935 г. рассматривались варианты использования вместо французских моторов германских двигателей BMW 116, Jumo L10, Sh 22С либо Sh 22D, но все они были отвергнуты из-за недостаточной мощности. Оставался только старый проверенный BMW VI. Одновременно пересмотрели и назначение Do 17V3 — из гражданского он превратился в прототип бомбардировщика. У него изменили носовую часть фюзеляжа, предусмотрев окна для бомбового прицела FL 260. Кроме того, исходя из опыта испытаний Do 17V1, на два шпангоута вперед сместили кабину стрелка-радиста и передний бомбоотсек.
Do 17V3 (W.Nr.258, D-ABIH) впервые поднялся в воздух 19 сентября 1935 г. Эта машина с двигателями BMW VI 7,3 получила полный комплект оборудования и вооружения, включая 20-мм пушку Borsig LB 204 в подвижной установке KLs/A 17. После цикла заводских испытаний самолет отправили в центр люфтваффе в Травемюнде для испытаний вооружения.
Чтобы компенсировать потерю первого прототипа, люфтваффе заказало еще одну опытную машину с двигателями BMW VI 7,3 (W.Nr. 686, D-AJUN), получившую обозначение Do 17V1Ers (ersatz — замещающий). На этом самолете место стрелка-радиста было сдвинуто вперед еще больше, а носовая часть фюзеляжа значительно отличалась от предыдущих машин: она стала короче и получила богатое остекление. (Аналогичную носовую часть сделали и на Do 17V2). Оборонительное вооружение состояло из 7,92-мм пулемета MG 15, установленного под обтекателем над сиденьем стрелка-радиста. При необходимости его можно было перенести вниз и вести огонь через вырез в полу кабины. Машину рассматривали как эталон серийного Do 17Е. Впервые ее облетали 13 июня 1936 г.
