Caproni Са.135 совершил первый полет 01.04.1935. Оснащенный двумя двигателями воздушного охлаждения Isotta-Fraschini «Asso» XIRC мощностью 800 л.с., самолет Са.135 был смешанной конструкции, с работающей обшивкой передней части фюзеляжа и задней секцией из сварных труб, с деревянным и полотняным покрытием. Крылья по своей структуре были деревянно-металлическими, обшитыми полотном и деревом.
Серийный вариант Са.135 имел трехлопастные винты, заменившие двухлопастные винты опытного самолета. Несколько самолетов, обозначенные как Са.135 «Spania», были заказаны Министерством авиации Испании в 1936 году, на них стояли двигатели «Esso» XIRC-40 и турельные установки Breda в носовой части фюзеляжа, сверху и под ним, причем две последние были втягивающимися. Максимальный взлетный вес был увеличен до 8390 кг с 7360 кг веса опытного самолета, но несмотря на возросшую мощность максимальная скорость упала с 400 км/час до 365 км/час.
Для восстановления летных характеристик в 1938 году на самолеты «Spania» стали ставить двигатели воздушного охлаждения Fiat А.80-RC или Piaggio P.XI-RC-40, мощностью по 1000 л.с.
Вариант с двигателями Piaggio оказался более удачным и, обозначенный как Са.135-P.XI, он получил вновь спроектированные капоты двигателей, носовую секцию и надфюзеляжную турель Caproni-Lanciani.
Потерпев поражение в соревновании с Fiat BR.20 на право пополнить ВВС Японии, Са.135-P.XI был заказан для ВВС Венгрии, которые получили около 100 самолетов. Последний экземпляр остался в компании Капрони и был оснащен V-образным хвостовым оперением и звездообразным двигателем Alfa-Romeo 135-RC «Tornado», который поднял скорость этого самолета Са.135bis-Alfa за отметку в 480 км/час. Перу также были приобретены самолеты Са.135, обозначенные как Са.135 «Peru», у которых были модифицированы пулеметные позиции, капоты двигателей и установлены усовершенствованные двигатели «Esso» XI RC 40 мощностью по 900 л.с.

единственный экземпляр специального варианта с большой дальностью полета, с увеличенным запасом топлива и двигателями Isotta-Fraschini «Asso» мощностью 986 л.с., построенный по заказу бразильского пилота де Барроса, который пропал без вести при попытке перелета через Северную Атлантику.