Тот нимб, который возвели вокруг Bf 109 в 1938 г, был еще более подсвечен в июле, когда известный в мире американский пилот Альфорд Вилльямс дал самолету беспристрастную оценку, ставшую широко известной за рубежом. Вилльямс - близкий друг Удета - прилетел в Германию на "Гульфхоке" G-22 фирмы "Грумман" и получил разрешение подняться в воздух на Bf 109D. Вилльямс потом составил отчет о своем полете, где он назвал Bf 109 лучшим истребителем в мире. Hе известно какие были бы его оценки, если бы кроме Bf 109 он облетал еще и "Харрикейн" или "Спитфайер". Его оценка в основном базировалась на той информации, которую ему предоставили в Германии. К тому же Вилльямсу не сказали, что самолет, на котором он летал, имел гораздо более мощный мотор, чем те которые состояли на вооружении истребительных эскадрилий.
С самого начала работ по Bf 109 планировалась установка на него двигателя DB 600 - 12-цилиндрового, типа перевернутой V, жидкостного охлаждения, работа над которым началась на "Даймлер-Бенце" в 1932 г. В самом деле, первоначальные требования воздушного штаба предусматривали взаимозаменяемость двигательных установок DB 600 и Jumo 210. Еще в июне 1937 г на Bf 109 V10 двигатель Jumo 210G заменили на DB 600Аа. Таким образом он стал первым опытным самолетом Bf 109D. Правда, в рождении последнего эта опытная машина сыграла мало роли, так как была разбита в Цюрихе. V11, V12 и V13 (первоначально последние предсерийные Bf 109B-0) были оснащены новым двигателем, а последний получил специально форсированный DB 601, что и принесло Германии мировой рекорд скорости среди сухопутных самолетов.
Bf 109D был по-сути промежуточным решением в ожидании поступления Bf 109E с двигателем DB 601, хотя и имел характеристики гораздо более высокие, чем вариант с Jumo 210. Тому были три причины. Главной из них было то, что с самого начала - с 1933 г люфтваффе делали основную ставку на бомбардировочную авиацию, которую следовало создать как можно скорее, чтобы избежать возможного противодействия немецкому вооружению со стороны Англии и Франции. Таким образом приоритетными были поставки DB 600 для "Хейнкеля" Hе 111. К 1938 г взгляды переменились диаметральным образом, а двигатель DB 600 уже заменялся в производстве на DB 601. В результате РЛМ решило ограничиться выпуском небольшого числа Bf 109D под DB 600, а основной упор сделать на Bf 109E с DB 601. Всего было выпущено меньше 200 Bf 109D. Третьей причиной было то, что DB 600 был не особо доведенными, и тем более не годился для одномоторного истребителя из-за недостаточной надежности.
DB 601 имел почти те же размеры, что и DB 600. Цилиндры и поршни остались без изменений. Карбюратор первого был заменен на непосредственный впрыск топлива на втором. Степень сжатия увеличили с 6,5 до 6,9, наддув усилили, а нагнетатель получил автоматическую систему регулирования наддува при помощи гидромуфты. Hепосредственный впрыск топлива снижал его расход, позволял использовать бензин с меньшим октановым числом и в отличии от карбюратора позволял мотору долго работать при отрицательных перегрузках. Однако все эти новшества потребовали длительной доводки, а решение о снятии с производства DB 600 было уже принято. Как следствие, к концу 1938 г DB 601 фактически еще не было в достаточном количестве, а производство DB 600 еще еле теплилось. Так что Bf 109 с Jumo 210 оставался в производстве на шесть месяцев дольше, чем планировалось.
Небольшая установочная партия Bf 109D с DB 600Aa была заказана в конце осени 1937 г. Подобно установочной партии В-серии все они получили номера "ферзух", но послужили для доводки уже самолетов серии "Е". Так Bf 109D-01 и D-02 стали Bf 109 V14 D-IRTT и Bf 109 V15 D-IPHR. Вслед за ними со сборочной линии стали сходить Bf 109D-1, поставки которых в 1-ю группу 131-й истребительной эскадры начались весной 1938 г.
Bf 109D-1 за противопожарной перегородкой практически не отличался от Bf 109C. Была только увеличена толщина обшивки, усилены полки лонжеронов, усилены стойки шасси. DB 600Aa работал на управляемый электроприводом, трехлопастный, металлический винт изменяемого шага. Двигатель ставился на мотораму, прикрепленную к шпангоуту четырьмя болтами. Большой туннельный радиатор под носом самолета был заменен на небольшой маслорадиатор. Гликоливые радиаторы же были перенесены под крыло, что потребовало сделать в ее конструкции дополнительные вырезы и, как следствие, усилить дополнительной пластиной. Воздухозаборник нагнетателя был установлен над портом выхлопных патрубков. Емкость фюзеляжного бака, повторявшего контур сиденья пилота, была увеличена до 400 л.
Брони никакой не было. Вооружение состояло из двух 7,9-мм пулеметов MG 17 с 500 патронами на ствол и 20-мм пушки MG FF/M со 160 снарядами. Пулеметы были установлены перед кабиной и синхронизированы для стрельбы через винт, а пушка монтировалась непосредственно на картере двигателя и стреляла через кок винта, что эффективно снижало ее отдачу. Позже было установлено, что MG FF оказалась не совсем подходящей для такой установки и ее на Bf 109D-1 не ставили, а боезапас MG 17 увеличили до 1000 патронов на ствол. Более мощным был вариант Bf 109D-2 с еще двумя крыльевыми MG 17, а Bf 109D-3 имел две крыльевые MG FF, но они не выпускались серийно в ожидании готовности Bf 109E.
В целом управляемость Bf 109D-1 была аналогичной истребителю с Jumo 210, несмотря на заметное увеличение веса и, как следствие, радиуса виража. Управляемость на больших скоростях несколько ухудшилась, а в остальном все было отлично. Взлет с опущенными на 20гр. закрылками был чрезвычайно коротким, скороподъемность - отличной. Летные данные на высоте были хорошими, хотя самолет имел очень большую скорость сваливания. Сваливание происходило без попадания в штопор, при этом самолет предупреждал о приближении к опасному режиму тряской элеронов. Элероны были связаны с закрылками и зависали на 11гр. при выпуске последних. Большая носовая центровка балансировалась сменой угла установки стабилизатора, который варировался от +3гр. до -8гр..
Боевая карьера Bf 109D-1 оказалась короткой, как и его производство, хотя до снятия с вооружения в конце 1940 г самолет побывал в довольно большом числе частей. Bf 109D-1 поступил на вооружение 1-ой группы JG 131 в Йесау весной 1938 г. В течение года с формированием командования истребительных групп ее переименовали в I/JG 130, а с созданием весной 1939 г воздушных флотов - в I/JG 1. До начала польской компании эта группа сменила свои Bf 109D на Bf 109E. Hедолго Bf 109D-1 служили в I/ZG 1 (бывшей 1-й группы 141-й эскадры тяжелых истребителей) в Ютербог-Дамме. Весной и летом 1939 г их заменили на Bf 110. Дольше истребитель служил в 2-й и 26-й эскадрах "охотников".
I/ZG 2 (бывшая I/JG 231) была перевооружена с Bf 109B на Bf 109D-1 весной 1939 г. Это оказалась единственная часть, использовавшая истребители данного типа в польской компании, правда, под обозначением J.Gr.102. В этой компании J.Gr.102 (или I/ZG 2) располагалась в Гросс-Штейн, к югу от Оппельна в Верхней Силезии. Группа находилась в подчинении воздушного командования специальных операций во главе с Вольфрамом фон Рихтгофеном. Bf 109D-1 из этой группы должны были прикрывать Ju 87B из I и II/St.G.77 и Hs 123A из II(Shl.)/LG 2, но, так как противодействие со стороны польских истребителей было слабым, истребители использовались для штурмовок наземных целей. С завершением польской компании Bf 109D-1 были сменены на Bf 110. При этом было восстановлено название группы I/ZG 2. ZG 26 "Хорст Вессель" (бывшая 142-я эскадра тяжелых истребителей) с тремя группами в Дортмунде, Верле и Липпштадте почти полностью была вооружена Bf 109. Истребители Bf 109D-1 были в одной из эскадрилий 1-ой группы (остальные были вооружены Bf 109B и Bf 109C, как и вся 3-я группа) и во всех трех эскадрильях 2-й группы. Hо в польской компании эта эскадра практически не участвовала, а до конца года была перевооружена на Bf 110C-1.
В течение первых недель боев была срочно сформирована 2-я группа 52-й истребительной эскадры, получившая Bf 109D-1 из I/ZG 1 вскоре после перевооружения на Bf 109E. Hесмотря на снятие истребителей серии D с вооружения истребительных эскадр и эскадр "охотников", боевая карьера самолета на этом не закончилась. Летом 1939 была сформирована эскадрилья ночных истребителей 10.(Nacht)/JG 26, предназначенная для выработки тактики ночного перехвата. Первоначально это подразделение было вооружено Ar 68 и Bf 109B, а позже получило Bf 109C. К концу августа 1939 г была сформирована вторая такая эскадрилья 10.(Nacht)/JG 2, получившая Bf 109C. В ноябре 1939 г 10.(Nacht)/JG 26 была перебазирована в Йегер, в Восточном Фризланде. Там она вошла в состав истребительной авиации области Гелиголанд Бигхт под командованием Карла Шумахера. В состав этих сил входили Bf 109E из II/JG 77, Bf 109C из II/JG 186 (которая действовала в составе 77-й эскадры в качестве третей группы), Bf 109B и Bf 109E из II/ZG 1, Bf 110C из I/ZG 76 - все это, так называемая, эскадра "Шумахер". До конца года 10.(Nacht)/JG 2 была дополнена 11.(Nacht)/JG 2 с Bf 109D-1. Эти две эскадрильи были сведены в IV/JG 2 и в феврале 1940 г были переведены в область Гелиголанд Бигхт. Там группа получила третью эскадрилью - 10.(Nacht)/JG 26 (к тому времени перевооруженную на Bf 109D-1). Bf 109D-1 использовались в ПВО северной Германии до середины 1940 г, после чего они окончательно были сняты с вооружения.
В ряде аспектов Bf 109D был отличным боевым самолетом, и эти качества в основном перешли к Bf 109E, выпускавшимся в большом количестве. Всего было выпущено меньше 200 истребителей с двигателями DB 600. Три Bf 109D-1 вместе с тремя Hе 112В-1 были представлены для выбора венгерским ВВС, которые заказали 40 Bf 109E, но этот контракт так и не состоялся.
