Начав постройку прототипов, фирма продолжала до июня 1934 г. утрясать с рейхсминистерством авиации требования к новому самолету. В окончательном виде военные хотели получить скоростной высотный разведчик, который можно было бы применять и в качестве бомбардировщика. Оборонительное вооружение состояло из одного пулемета. Создание такой машины, призванной заменить одномоторный разведчик Не 70, признали более целесообразным, чем чистого бомбардировщика.
К концу осени была завершена постройка Do 17с (W.Nr. 256, гражданская регистрация D-AJUN). Техническая комиссия приняла машину 20 ноября 1934 г., а три дня спустя она впервые поднялась в воздух, пилотируемая Эгоном Фатом (Egon Fath). Самолет получил два бомбоотсека на десяток 50-кг бомб. Два топливных бака, расположенных в центроплане, вмещали по 500 л бензина. Экипаж состоял из трех человек: пилота, штурмана-бомбардира и стрелка-радиста. Первые два находились в общей носовой кабине, а место стрелка разместили за центропланом.
В феврале 1935 г. в связи с изменением порядка обозначения опытных самолетов Do 17с переименовали в Do 17V1. В том же месяце его испытания пришлось прервать из-за повреждения при посадке правой стойки шасси. 14 марта после ремонта машина вновь поднялась в воздух. А 18 мая вышел на испытания Do 17а, теперь получивший обозначение Do 17V2 (W.Nr. 257, D-AHAK). Кроме двигателей и хвостового оперения, он отличался увеличенной до 700 л емкостью каждого топливного бака, кроме того, в соответствии с гражданскими требованиями были установлены двойное управление и другое радиооборудование. Исходя из опыта испытаний первого экземпляра, на втором попытались улучшить обзор из пилотской кабины, чуть приподняв фонарь. Передняя пассажирская кабина на Do 17V2 пустовала, а в задней организовали грузоотсек.
Оба первых Do 17 передали в испытательный центр люфтваффе в Рехлине, однако уже в конце июня они вернулись на завод в Фридрихсхафене для доработок. После переделки стабилизаторов и изменения угла установки основных стоек шасси самолеты вновь прибыли в Рехлин. Но 8 августа Do 17V2 опять оказался на заводе — на этот раз пришлось увеличивать площадь килей. В обратном перелете в Рехлин машина показала выдающийся для своего времени результат, преодолев 680 км за 2 ч 3 мин со средней скоростью 326 км/ч. Максимальная же скорость, показанная на испытаниях, составляла 388 км/ч. По этому показателю новое изделие «Дорнье» на голову превосходило другие немецкие самолеты и, что гораздо важнее, самолеты вероятных противников.
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.
