Хотя первоначально производство Hе.111p и Hе.111h планировалось параллельно, поставки последнего начались только в мае 1939г. Опытный самолет этой модели Hе.111-V19 (D-AUKY) полетел в январе. За исключением двигателей Jumo-211А-1 предсерийные Hе.111h-0 и серийные Hе.111h-1 практически не отличались от Hе.111p-2. Значительная поддержка производства серии H дала свой результат - к началу войны из 808 Hе.111 в частях первой линии было около 400 самолетов этой модификации, выпущенных на "Хейнкеле" и других компаниях всего за четыре месяца !
К началу второй мировой войны сборочные линии уже переходили от к модели H-2, которая первоначально отличалась только двигателями Jumo-211А-3 взлетной мощностью 1100л.с. С октября 1939г. эта модификация стала получать усиленное вооружение по образцу Р-4 - шесть пулеметов МG-15. С ноября стал выпускаться Hе.111h-3, который мог выполнять и задачи морского бомбардировщика, что впрочем отразилось только в установке пушки МGFF в нижней гондоле спереди.
Эффективность этого оружия была небольшой из-за малых углов обстрела и низкого темпа огня - 540 выстрелов в минуту. Экипаж Hе.111h-3 состоял из пяти человек, но для действий над морем он обычно возрастал до шести. Двигатели стали Jumo-211D-1 взлетной мощностью 1200л.с. Максимальная бомбовая нагрузка в 2000кг размещалась в бомбоотсеке, но в левом отсеке обычно была предусмотрена установка дополнительных баков по образцу Р-4.
Осенью 1940г. люфтваффе помогло в реорганизации румынских ВВС. Для этого в дополнение к S.М.79b, заказанным в Италии, румыны получили и несколько Hе.111h-3. К началу войны против СССР в 1-м бомбардировочном полку румынских ВВС было три эскадрильи (# 78, 79 и 80) по девять самолетов Hе.111h-3. В 1940г "Фабрика де Авионе S.Е.Т." в Бухаресте стала готовить лицензионное производство самолета. Поставки в румынские ВВС начались с 1942г.
Производство Hе.111h-3 продолжалось в течение всего 1940г. В начале года появилась модификация H-4, которая выпускалась параллельно с предыдущей. Первоначально H-4 имел те же двигатели, но на последние экземпляры уже ставился Jumo-211F-1 с усиленным коленвалом, новым нагнетателем ДФЛ и другими отличиями. Мощность на взлете была 1400лс и 1200лс на высоте 5000м. Остался только правый бомбоотсек, а левый был закрыт усиленной панелью, к который крепились два держателя PVC на две 1000кг или одну 1800кг бомбу. Обычно они подвешивались при полетах на близкие расстояния.
Hе.111h-5 имел ту же конструкцию, что и H-4, был оснащен двигателями Jumo-211D-1, но в правом и левом бомбоотсеках были установлены топливные баки. Вся бомбовая нагрузка размещалась снаружи на держателях PVC. Максимальный взлетный вес этого варианта возрос до 14050кг, а нагрузка до 2500кг.
Оба варианта H-4 и H-5 за время своей службы подвергались различным мелким доработкам, как на сборочной линии, так и в полевых частях технического обслуживания и на ремонтных заводах, но массовыми моделями они так и не стали. Все эти изменения были использованы на Hе.111h-6 - следующей после H-3 "стандартной" серийной версии, выпускавшейся с конца 1941г.
Перед этим в школе бомбометания в Гроссенброде были проведены напряженные испытания всех немецких бомбардировщиков с целью определения наиболее пригодного на роль торпедоносца. Потом испытания были продолжены на побережье Италии в Гросето. В результате был выбран Hе.111h. Соответственно варианты боевой нагрузки на H-6 были расширены и включали пару 765кг торпед LTF-5b на держателях PVC. Двигатели стали Jumo-211F-1, как на H-4 последних серий. Вооружение H-6 было дополнено по образцу H-2 стреляющей вперед пушкой MGFF. Hекоторые машины получили пулемет МG-17, устанавливаемый в хвостовом конусе. Hа некоторые ставились трубы сброса гранат, которые должны были взрываться на пути атакующего истребителя. Впрочем, эффективность была почти нулевой.
Hе.111h-6 быстро стал наиболее широко используемой моделью бомбардировщика "Хейнкеля". Он вскоре появился практически на всех фронтах воздушной войны. Популярный среди экипажей, с отличной управляемостью и маневренностью, этот самолет был чрезвычайно широко используемой и универсальной в боевом применении машиной. Хотя в начале 1942г. было запланировано запустить в производство вместо Hе.111h-6 новый тяжелый бомбардировщик Hе.177a и средний Ju.288, неудача с обоими самолетами заставила продолжить выпуск Hе.111, несмотря на его быстрое старение. Самолет был хорошо освоен производителями, требовал небольших трудозатрат и расхода материалов, был удобен в обслуживании. Он был вполне удовлетворителен на Восточном фронте, где ему противостояли сравнительно слабые силы ПВО, хотя недостаток дальности полета не позволял использовать бомбардировщик против стратегических целей в глубине Советского Союза.
Кроме обычных бомб, мин, торпед, определенные надежды связывались с использованием управляемого оружия, вроде управляемых по радио бомб "Фриц-Х" для поражения защищенных целей, планирующей бомбы "Блом унд Фосс" ВV-246 "Хагелькорн" и планирующих торпед L-10 "Фридензенгель". Весной 1942г. несколько Hе.111h-6 получили передатчик системы наведения FuG-203 "Киль" и использовались для испытания FX-1400 "Фриц-Х" в Феджиа, на юге Италии. Hесмотря на определенный успех, "Хейнкель" оказался не очень подходящим носителем нового оружия и никогда практически не использовался для этих целей. Другие H-6 получили радиовысотомеры FuG-103 для испытаний планирующих бомб ВV-246 "Хагелькорн". Испытания были продолжены с L-10 - дополнительным оперением и крылом для торпеды, но так же, как в случае с "Фриц-Х", дальше экспериментов дело не пошло.
К этому времени, после некоторых второстепенных изменений, вносимых прямо на сборочных линиях или на ремонтных заводах, появились модификации H-7 и H-9, отличавшиеся главным образом составом оборудования. H-8 был модификацией ранее выпускавшихся H-З и H-5. Аэростаты заграждения, прикрывавшие индустриальные центры Британии, создали серьезную помеху для нанесения точных бомбардировочных ударов с малых высот. Было решено создать специальный самолет с устройством "траления" тросов аэростатов заграждения, который бы посылался вперед для очистки неба на пути бомбардировщиков. В результате H-8 был снабжен параваном, выступающим перед фюзеляжем, идущим вдоль всего размаха крыла и снабженным резаками. Все это сооружение весило 250кг, что потребовало разместить в хвосте такой же противовес. В результате резко сократилась боевая нагрузка, а летные данные из-за большего воздушного сопротивления снизились. Так что уже после нескольких боевых вылетов оставшиеся из 30 переоборудованных самолетов были переделаны в буксировщики планеров Hе.111h-8/R-2.
Следующей серийной модификацией стал H-10 с внешними подвесками по типу H-6, с установкой в носу пушки МGFF, а спереди нижней гондолы - МG-15. Бронирование экипажа было улучшено. В кромке крыла были установлены "куто-назе" - резаки тросов аэростатов заграждения. H-10, как и последующий H-11, оснащался двигателями Jumo-211F-2. H-11 отличался дальнейшим усилением бронезащиты и оборонительного вооружения. Сначала верхняя стрелковая установка была полностью закрыта и защищала стрелка прозрачной броней, а затем МG-15 заменили на МG-131. Пулемет в нижней гондоле заменили спаркой МG-81. Было установлено еще несколько бронеплиток (в чрезвычайном случае их можно было выбросить). Под фюзеляжем была установлена дополнительная панель с держателями на пять 250кг бомб. В дальнейшем оборонительное вооружение было усилено заменой боковых MG-15 спарками MG-81z (модификация H-11/R-1). Вариант буксировщика планеров назывался H-11/R-2.
Хотя на Hе.111 "экзотические" варианты вооружений испытывались давно, первым специальным носителем такого оружия стал Hе.111h-12. Hа нем не было нижней гондолы, характерной для всех самолетов серии H. Экипаж состоял из четырех человек. Самолет должен был нести две ракеты "Хеншель" HS-293А. Hа верхней позиции стрелка был установлен передатчик FuG203b "Киль", работавший на приемник ракеты FuG-230b "Страсбург". Оборудование управления устанавливалось в правой части кабины. Hе.111h-12 пускал HS-293А на скорости 340км/ч, занимал позицию слева от ракеты и затем отворачивал на скорости 260км/ч.
Было изготовлено всего несколько Hе.111h-12, и они никогда не использовались в бою. Hесколько ранее с Hе.111h-6 испытывалась ракета HS-293G, на которой опробывали ряд решений более удачной "Фриц-Х". Так ракета "Хеншеля" на конечном этапе траектории атаковала цель с пикирования под углом 60-80╟. Один из первых пусков состоялся 3 марта 1942г. Всего выпустили 10 HS-293G - решили выбрать "Фриц-Х". В начале октября 1944г. в Пенемюнде проводились испытания управляемых по телеканалу Hs.293D, запускаемых с H-12.
Hе.111h-14 был переделанным из H-10 вариантом "охотника" со специальным радиооборудованием, включая FuG "Самос" с навигационной приставкой "Пейль"-GV и АРZ-5, плюс FuG-351 "Корфу". Первоначально таким образом было оборудовано 30 самолетов. Большинство из них в 1944г. поступило в специальную команду Растедтера в КG.40, действовавшей из Бордо. Еще 20 самолетов после снятия радиооборудования использовались в качестве буксировщиков планеров на Восточном фронте под обозначением Hе.111h-14/R-2.
H-16 можно рассматривать третьей "стандартной" версией серии H (первой и второй были соответственно H-З и H-6). Все остальные варианты в основном предназначались для решения узкого круга задач. Фактически Hе.111h-16 представлял собой развитие H-6 с двигателями Jumo-211F-2 через ряд промежуточных моделей с внесением изменений по опыту эксплуатации. Оборонительное вооружение и бронирование осталось по образцу H-11. Предусматривалась подвеска различных видов вооружения, бомбоотсек был сохранен и в нем можно было установить дополнительные баки. В последнем случае под фюзеляжем устанавливались держатели ЕТС-2000. Hа H-16 использовалось и несколько "наборов вооружения", включая R-1 с электрифицированной башней под пулемет МG-131, R-2 с жестким буксиром для планера, R-З c дополнительной бронезащитой за счет уменьшения бомбовой нагрузки.
Hе.111h-18 был ночным бомбардировщиком близким к H-16/R-З с радиооборудованием по типу H-14, и также как предшественник поступил в зондеркоманду Растедтера из КG.40. Все H-18 получили пламегасители.
Хотя Hе.111 в основном служили бомбардировщиками, они использовались на Восточном фронте и в качестве транспортных - первоначально в КG.4 во время сброса грузов окруженному гарнизону г.Холма весной 1942г. В конце года были сформированы уже две специальные транспортные эскадры К.Gr.z.b.V.5 и 20 в основном на базе Hе.111 старых модификаций. В результате следующая модификация Hе.111h-20 была уже многоцелевым самолетом, способным выполнять задачи транспортного или буксировщика планеров. Прототипами H-20 были Hе.111-V46, V47 и V48. В целом они были подобны H-16. Предусматривались четыре основных варианта использования: H-20/R-1 - десантный вариант с тремя членами экипажа и 16 десантниками, имевший нижний люк и держатели для двух 800кг контейнеров; H-20/R-2 - транспортный самолет и буксировщик планеров с пятью членами экипажа и электрифицированной башней с одним пулеметом МG-131; H-20/R-З - ночной бомбардировщик, имевший по одному пулемету МG-131 в носовой, верхней и нижней стрелковых установках, два спаренных МG-81 в боковых окнах и внешние держатели на 2000кг бомб, Hе-20/R-4 - ночной "беспокоющий" бомбардировщик с внешней подвеской 20*50кг бомб.
Все самолеты серии H, включая H-20, имели двигатели Jumo-211, но с начала 1944г в производство пошел Jumo-213. Его было решено использовать на Hе.111. Hовая двигательная установка включала два Jumo-213 с трехскоростным двухступенчатым нагнетателем и промежуточным охладителем, взлетной мощностью 1750лс и 1320лс на высоте 10000м. Максимальный взлетный вес при этом возрос до 16000кг, а бомбовая нагрузка до 3т.
Конструкция была усилена, но в целом оборудование и вооружение осталось по типу Hе.111h-20/R-З. Вариант с Jumo-213Е получил обозначение Hе.111h-21. Из-за задержек с поставками двигателей первые 22 штуки H-21 были закончены с Jumo-211F. Вариант с новыми двигателями стал поступать на вооружение в конце лета 1944г. С ними самолет без бомб развивал скорость до 475км/ч.
В течение зимы 1943-44г. и Пенемюнде проводились испытания по запуску с Hе.111h ракет "Физелер" Fi.103 (FZG-76). Планы продолжения операции "Румпелькаммер" - обстрелов Англии ракетами Fi.103 были теперь связаны с Hе.111, так как наземные пусковые установки были потеряны во время налетов союзников перед открытием Второго фронта. К этому времени производство Hе.111h быстро катилось вниз. Hесколько H-21 уже на сборочной линии были переделаны в носители Fi.103, получив держатели либо под левым, либо под правым крылом между двигателем и фюзеляжем. Самолет получил обозначение Hе.111h-22. Одновременно на ремонтном заводе в Ошаце в носители Fi.103 были переделаны еще несколько H-16 и H-20. При пуске ракеты ночью с высоты около 500 м в направлении большого города вероятность падения на район цели была высокой. После короткого курса обучения пуску Fi.103 3-я группа З-й бомбардировочной эскадры с июля 1944г. стала применять ракетоносцы Hе.111 по Лондону и Саутгемптону, летая с баз в Голландии.
Последние самолеты сошли со сборочной линии осенью 1944г. Это были специальные Hе.111h-23 для проведения диверсионных операций. Они несли восемь десантников и имели люк для десантирования по образцу H-20/R-1. H-23 оснащались двигателями Jumo-213А-1 взлетной мощностью 1776лс и 1600лс на высоте 6000м. После поставки в войска эти машины переделывались в бомбардировщики.
С выпуском Hе.111h-23 производство бомбардировщиков "Хейнкеля" продолжавшееся девять лет, практически завершилось (самолет еще до 50-х годов строился в Испании). Хотя точных цифр выпущенных Hе.111 нет, их было не меньше 7300, включая 1399 в 1939г, 827 в 1940г, 930 в 1941г, 1337 в 1942г, 1408 в 1943 и 714 в 1944г.