Пока в Варнемюнде выпускался Hе.177a-1 на заводе в Ораниенбурге готовилось  производство улучшенной версии Hе.177a-3.  Главным отличием была удлиненная на 20-см  моторама двигателя и дополнительная 1,6м  секция в фюзеляже за бомбоотсеком. Была  установлена дополнительная верхняя  башня за крылом с парой пулеметов МG-131 с  750 патронами на ствол.

  Прототипами Hе.177a-3 были V15 и V16, не имевшие  дополнительной фюзеляжной секции, но с  двигателями DВ-610. Эти двигатели  представляли собой спарку двух DВ-605,  развивавших на взлете 2950лс и 3100лс на  высоте 2100м. Было решено оснастить Hе.177a-3  более мощными двигателями. Hо задержка с  их производством разрушила эти планы. В  результате новый вариант  бомбардировщика сохранил двигатели DВ-606.  Первый серийный Hе.177a-3/R-1 сошел со  сборочной линии в Ораниенбурге в конце  осени 1942г, но до конца года было  поставлено только 12 машин. Они проходили  испытания в Бранденбурге. Был задан темп  поставок 70 машин в месяц, но из-за  постоянных доработок к началу 1943г  составил только пять машин в месяц.

  С апреля 1943г стал выпускаться Hе.177a-3/R-2.  Он имел улучшенную электропроводку,  другую установку пулемета в носу, пушка  МGFF была заменена на МG-151/20. До Hе.177a-3/R-2  стрелок в хвосте располагался лежа, а  новая кабина позволила ему сидеть. Его  пулемет МG-131 был заменен на пушку МG-151/20. Hе.177a-З/R-З  стал первым носителем ракеты "Хеншеля"  Hs.293. Две ракеты подвешивались под  консолями и одна под фюзеляжем. Hе.177a-3/R-4  получил более длинную нижнюю гондолу, в  которой разместили передатчик системы  управления ракетой FuG-203b "Киль"-III и  ручку управления, которой бомбардир  выводил ракету на линию прицеливания.  Летные испытания Hs.293 начались в 1941г в  Карлсхагене. Позже еще два Hе.177a-1  использовались для этой цели в  Пенемюнде. Именно они провели первые  успешные испытательные пуски летом 1942г.  Hе.177a-3/R-З в основном и предназначались  для тренировок экипажей по применению  Hs.293.

  В начале зимы 1942-43гг когда Hе.177 были  срочно брошены на снабжение окруженных  в Сталинграде немецких войск, в частях  технического обслуживания на  нескольких машинах в нижнюю гондолу  поставили 50мм пушку ВК-5. Боезапас для  пушки размещался в бомбоотсеке.  Модернизированные самолеты с  определенным успехом использовались  для штурмовки наземных целей в  перерывах между транспортными полетами.  Впоследствии был создан Hе.177a-3/R-5 или "Сталинградтип"  с 75мм пушкой ВК-7.5 в нижней гондоле.  Вместо стандартных DВ-606 были  установлены более мощные DВ-610. Всего  было выпущено пять машин этого типа -  сила отдачи была слишком велика, а сама  установка сильно снижала летные данные  самолета.

  К 1943г, когда союзники достигли перелома  в "битве за Атлантику", адмирал  Дениц стал особенно настаивать на  поддержке подводных лодок  торпедоносцами типа Hе.177. В результате  был подготовлен специальный вариант Hе.177a-3/R-7.  Они использовались в KG.26. Первоначально  самолеты несли торпеды L-5, но, так как они  из-за удлиненного стабилизатора не  помещались в бомбоотсеке, две торпеды  подвешивались под фюзеляжем, а потом и  под крылом. От своих предшественников Hе.177a-3/R-7  отличался отсутствием закрылков,  совмещенных с элеронами. Позже такое  крыло получил и вариант Hе.177a-5.  Самолет также использовался для  испытания электроторпед LT-50, которые можно было сбрасывать с высоты 250м на  большем удалении от цели. Однако было  выпущено всего три Hе.177a-3/R-7. В серию  вместо него пошел Hе.177a-5.

  После выпуска 170 самолетов Hе.177a-3 заводы  в Ораниенбурге и в Варнемюнде  переключились на производство Hе.177a-5.  Первый самолет этой модификации был  готов на заводе "Хейнкеля" в  феврале 1943г. Суммарный темп поставок  составил на обоих заводах 12 машин в июле  и 42 к концу года. Всего в 1943г было  выпущено 261 Hе.177, когда министерство  авиации, напуганное высокими  эксплуатационными потерями, издало  приказ сдать на слом все  бомбардировщики этого типа !

  Тем временем испытания двигателей в  Рехлине позволили модернизировать один  самолет с учетом рекомендаций группы  Хертеля, которая в январе 1943г провела  исследования всех возможных причин  возгораний в воздухе. Эти исследования  выявили 56 возможных причин пожара.  Доработанный самолет отлетал в Рехлине  без каких-либо инцидентов со стороны  двигательной установки. Технический  департамент заключил, что наконец-то все  проблемы с двигателями решены, но все  находящиеся на сборочных линиях Hе.177  дорабатывать не стали, чтобы не снижать  темпа поставок. Про приказ о сломе  самолетов просто забыли.

  Hе.177a-5 предназначался в основном как  носитель типа торпед LT-50, ракет Hs.293 или FХ-1400  "Фриц"-Х. Hа самолет ставились  двигатели DВ-610, крыло было усилено,  стойки шасси укорочены, а подэлеронные  закрылки сняты. Оборонительное  вооружение было по образцу Hе.177a-3/R-2, так  что серийный вариант новой модифика ции  назывался Hе.177a-5/R-2. Первый из трех  бомбоотсеков был заделан, а на его месте  установили внешние держатели.

  Выпускались несколько вариантов Hе.177a-5,  включая Hе.177a-5/R-5 с дополнительной  дистанционно-управляемой установкой  сразу за бомбоотсеком, R-6 отличался от R-5  исключением двух передних бомбоотсеков,  R-7 имел герметичную кабину и потолок  полета до 15200м, а выпущенный в  единственном экземпляре R-8 имел  дистанционно-управляемые стрелковые  установки под кабиной и в хвостовой  части, но и слишком сложную систему  управления ими.

  В течение 1944г было выпущено 565 Hе.177a-5.  Производство окончательно прекратилось  в октябре с принятием "срочной  истребительной программы".