Следующий прототип Не 177 V6 (177000006, ВС+ВР) имел сухую массу 16815 кг и взлетную массу 28094 кг. Рост массы привел к тому, что удельная нагрузка на крыло возросла на 15 %. Одновременно мощность двигателей удалось поднять всего на 100 л.с. с 2600 до 2700 л.с., а рабочая мощность двигательной установки на высоте 5500 м составляла 2080 л.с. На прототипах V5 и V6 установили серийные моторы. Максимальная скорость V6 составила 464,7 км/ч, потолок 6960 м, а максимальная дальность полета 5494 км (5394 км у V5). Прототип V5 в 1943 году передали в KG 40 как учебную машину.

Прототип Не 177 V7 (177000007, SF+TB) почти не отличался от V6. На нем лишь несколько изменили конструкцию кабины, увеличив площадь остекления, и изменили вооружение. На Не 177 V6 стояли два 13-мм пулемета MG 131 и две 20мм пушки Rheinmetall-Borsig Oerlikon MG FF (верхняя и хвостовая огневые точки). На V7 стояло три MG 15 и MG 131. Кроме того, на V7 укоротили фюзеляж с 20316 до 19998 мм. Такой фюзеляж потом был на самолетах серий А-0 и A-1.

Прототип Не 177 V1 на заводском аэродроме в Росток-Мариэне, 1940 год.

Третий прототип Не 177 V3 (D-AGIG).

Самолеты Не 177 V6 и V7 передали KG 40, дислоцированному на аэродроме Бордо-Мериньяк, с целью испытать машины в полевых условиях. 2 августа 1941 года в IV./KG 40 (это была учебно-боевая группа) прибыли оба прототипа. Какое-то непродолжительное время IV группа даже называлась Ergaenzungs-Kampfgruppe 177. Несколько пробных полетов показали, что ненадежность двигателей исключает возможность боевого применения машин. Отправка самолета в боевой вылет грозила большой вероятностью потерять машину из-за аварии.

В сентябре 1941 года достроили последний прототип Не 177 V8 (177000008, SF+TC). Первоначально машину предполагалось использовать для испытания двигателей в Рехлине, но самолет быстро вернулся на завод для переделки планера. Сухая масса самолета достигала 17225 кг, а взлетная 27935 кг. Вооружение самолета сократили до трех MG 131 и одной MG FF в верхней огневой точке. Экипаж самолета составлял пять человек.

Кроме перечисленных прототипов отдельные экспериментальные машины выпускались в ходе серийного производства. Они использовались для совершенствования конструкции самолета и также получали обозначение «Versuch». Прототип Не 177V14 — V13 суеверно пропустили, поскольку прототипы и без того регулярно бились — (Werk Nummer 15152, GI+BM) использовался для отработки системы наведения летающих бомб Hs 293.

Не 177 V19 (332101, VF+QA) служил для испытаний двигателей Daimler-Benz DB 610. Машина сгорела 13 ноября 1943 года. Не 177V20 (VF+RD, 15254) в марте 1944 года был вооружен сдвоенным 13мм пулеметом MG 131Z, установленным в хвостовой огневой точке. Самолет Не 177 V21 (VF+QC, 332103) участвовал в аэродинамических испытаниях, а также оснащался системой наведения летающих бомб Hs 293 FuG 203 «Kehl IV». С той же целью был построен и Не 177 V22 (VF+QD, 332104), который проходил испытания в Мюнхене. В марте 1944 года самолет привели к стандарту А-5. Не 177 V23 (332112, VF+QL) и V24 (135024, ND+SS) находились в Рехлине, где на них испытывались двигатели DB 610. He 177 V24 прибыл в Рехлин 28 апреля 1944 года.

Самолет Не 177V25 (GI+BN, 15153) имел увеличенный киль и также испытывался в Рехлине. По той же программе испытывался прототип Не 177 V27 (15203). Прототип Не 177V26 (GA+QM, 00019) в мае 1943 года совершал пробные пуски торпед. Не 177 V28 (355056) оснастили системой управления типа Patin. Не 177 V29 (GO+IF, 15155) нес дополнительное оборонительное вооружение, установленное на нижней передней огневой точке. Не 177 V30 (135018) оснастили торпедным вооружением. Система сброса, установленная на V30, позволяла сбрасывать две торпеды сразу. Самолет Не 177V31 (550202, TM + IF) использовался для испытаний торпед типа LT 950. Испытания проходили на аэродроме исследовательского центра авиационных торпед TWP (Готенхафен-Гексенгрунд) в Бабьем Доле. Иногда вылеты совершались с соседнего аэродрома Рамель-Загарш (Румя-Загуже) в районе Гдыни. В июле 1943 года испытывался самолет Не 177 V32 (535353, GP+WC), оснащенный задней башенкой типа HL 131V. В декабре 1943 года та же башенка испытывалась на самолетах Не 177 V33 и V34 (535364, GP+WN). Самолет Не 177V35 (GP+WP, 535366) использовался для тестирования герметичной кабины.

Самолет Не 177 V36 (332121) использовался для испытания системы FuG 203 «Kehl IV», предназначенной для наведения летающих бомб Hs 293. Самолет разбился в Карлсхагене на острове Узнам 14 января 1944 года. Не 177 V37 (550038, KM+TN) в 1944 году в Карлсхагене и Пенемюнде летал с подфюзеляжными бомбодержателями типа ETC. He 177 V38 (550002, КМ+ТВ) использовался до 27 апреля 1944 года в центре Вернойхен для испытаний морского поискового радара FuG 200 «Hohentweil» и FuG 217. Самолет Не 177V40 (535850, GR+HM) использовался для испытаний радара FuG 217 (июль 1944 года). Не 177 V39 (550049, КМ + ТХ) был оснащен деревянными створками бомболюка и испытывался в июле 1944 года в Рехлине.

Самолеты Не 177V101 (535550, NN + QQ), He 177 V102 (10200023, GA+QQ) и Не 177V103 (550036, KM+TL) были оснащены четырьмя одиночными моторами вместо двух спаренных.

Четвертый прототип Не 177V4 (BC+RP) в полете, 1940 год.

Восьмой, последний прототип Не 177 V8 (SF+TC).

Нуль-серийный Не 177А-02 (DL+AQ) в полете.

6 июля 1939 года и 3 октября того же года RLM заказало в общей сложности 30 предсерийных самолетов (Null-Serie). Первую партию из 15 машин начал собирать завод Heinkel в Ростоке в ноябре 1940 года. Первый самолет Не 177А-01 (Werk Nummer 00016, DL+AP) облетали спустя еще год. 15 остальных самолетов собрали на заводе в Ораниенбурге (31001-32015) и на фирме Arado (5 машин Werk Nummer 05001-05005). Всего нуль-серия состояла из 35 машин.

Сухая масса Не 177А-0 составляла 17000 кг, а взлетная масса достигала 30000 кг. Масса бомб 2200 кг. Оборонительное вооружение состояло из одного пулемета MG 81I калибра 7,92 мм, установленного в передней части кабины, 20-мм пушки MG FF, установленной в передней части гондолы под кабиной, сдвоенного пулемета MG 81Z в задней подфюзеляжной гондоле, а также два пулемета MG 131 в верхней фюзеляжной башне и один пулемет MG 131 в хвостовой огневой точке. Самолет Не 177А-01 предназначался для испытания вооружения. В 1942 году во время очередного взлета начался пожар двигателей и самолет сгорел. Машина Не 177А-02 (00020, DL+AQ) предназначалась для испытаний двигателей. Испытания продолжались с 8 февраля до 11 мая 1942 года. 11 мая при заходе на посадку загорелся один из моторов. Экипаж покинул горящую машину, которая вскоре взорвалась.