Международный интерес к Do.17 после успеха в Цюрихе в июле 1937 года был подогрет год спустя появлением Do.17Z. Еще на ранней стадии работ над ним правительство Югославии рассматривало его в качестве потенциальной замены в производстве предыдущей версии Do.17K, для которого государственный авиазавод только еще готовил задел. В результате Dornier получила разрешение на экспорт Do.17Z. Эта модель практически не отличалась от поставляемой люфтваффе, кроме состава оборудования, но Министерство Авиации все же решило присвоить самолету новое обозначение специально для экспортной версии.
Предсерийный Do.17Z-0 получил гражданскую регистрацию D-АIIВ и был переименован в Do.215-V1. Самолет использовался для демонстрационных полетов. Учитывая интерес, проявленный Югославией, второй Do.17Z-0 вместо двигателей Bramo-323А-1 «Fafnier» получил 14-цилиндровые Gnome-Rhone 14Н1/2. Под обозначением Do.215-V2 самолет демонстрировался югославским ВВС. Однако он не показал особых преимуществ перед Do.17K, уже выпускающимся в Югославии. В результате V3 был оснащен двумя двигателями Daimler-Benz DB601А жидкостного охлаждения взлетной мощностью 1075 л.с. Демонстрация Do.215-V3 весной 1939 года показала заметное улучшение летных характеристик.
Do.215-V3 демонстрировался нескольким иностранным делегациям. Осенью 1939 года, после того как французское правительство разорвало контракт со шведами на Breguet 694, последние разместили на Dornier заказ на 18 Do.215A-1. Самолет был в целом аналогичен V3, экипаж состоял из четырех человек, а бомбовая нагрузка достигла 1000 кг. Производство по шведскому контракту началось в конце 1939 года, но еще до начала поставок на экспорт бомбардировщика был наложен запрет. Сами машины стали переделывать в дальние разведчики, получившие в люфтваффе обозначение Do.215B-0 и В-1. Они поступили на вооружения люфтваффе в январе-феврале 1940 года и были быстро включены в состав 3.Aufkl.St./Ob.D.L. – одной из зскадрилий, входящей в разведывательный полк под непосредственным командованием штаба люфтваффе. Эта часть приступила к действиям из Ставангера в Норвегии практически сразу после захвата аэродрома в апреле 1940 года, имея в своем составе 13 Do.215B-0 и В-1 и три Не.111.
К этому времени Dornier получила задание продолжить производство для люфтваффе. В марте 1940 года начались поставки Do.215B-4, отличавшихся установкой фотокамер – Rb.50/30 монтировалась под нижней стрелковой установкой, а Rb.20/30 – на входном люке. При сочетании бомбардировочных и разведывательных заданий самолет нес пять 50-кг бомб, а на близкие расстояния и десять. Для дальних полетов два 775-л крыльевых бака дополнялись 900-л топливным баком в бомбоотсеке. Оборонительное вооружение состояло из двух пулеметов МG.15 вперед, двух таких же пулеметов в боковых окнах кабины экипажа и двух пулеметов в верхней и нижней позициях назад. Обозначение Do.215B-2 относилось к чисто бомбардировочному варианту, который так и не появился. Do.215B-3 обозначались два самолета, проданных Советскому Союзу по советско-германскому соглашению.
В мае 1940 года все три зскадрильи Аufkl.Gr./Ob.D.l. получили Do.215B. Первая эскадрилья имела три Do.215B, два Bf.110 и семь Не.111. Вторая и третья эскадрильи были полностью перевооружены на Do.215, имея соответственно 10 и 11 машин. Ограниченное производство Do.215B продолжалось на Dornier до начала 1941 года, когда был сдан последний 101 самолет. К этому времени кроме единственной части люфтваффе с Do.215B – 4./NJG-1, самолет все еще состоял на вооружении 2. и 3.Aufkl.Gr./Ob.D.L. вместе с Ju.88A.
Успешная модернизация в конце осени 1940 года Do.17Z-3 в ночной истребитель «Kauz II» позволила переоборудовать Do.215B-4 специально для ночной охоты. Заметно лучшие летные данные по сравнению с Do.17Z определили и более широкие возможности для ночных операций. Под обозначением Do.215B-5 переоборудованные самолеты поставлялись с конца 1940 года в 4./NJG-1 в Лееувардене, заменив там Do.17Z-10, сданные в I/NJG-2.
Do.215B-5 получил такую же носовую часть, как и на Do.17Z-10 с четырьмя пулеметами МG.17 и двумя МG.FF, плюс инфракрасный локатор «Spanner-anlag» с «Q-экраном» в кабине. ИК искатель имел очень низкие боевые характеристики, а его надежность была невысокой. К счастью для ночных истребителей, «Telefunken» создала радиолокатор, пригодный для установки на самолет. Известный как «Liechtenstein-Gaerat», локатор работал на частоте 490 МГц и имел минимальную дальность 200 м, а максимальную – 4 км, обеспечивая целеуказание по азимуту и склонению вращением фазы при быстром переключении резличных антенн.
Локатор прошел первые испытания еще в июле 1939 года, но вызвал у Технического департамента мало интереса. Так продолжалось до конца июля 1941 года, когда предсерийный FuG-202 «Liechtenstein ВС» был установлен на Do.215B-5 из состава 4./NJG-1 н Лееувардене. Массивная антенна снижала скорость самолета на 25 км/час. 09.08.1941 обер-лейтенант Людвиг Беккер, который девятью месяцами ранее одержал первую победу с использованием теплопеленгатора, осуществил первый успешный перехват с помощью «Liechtenstein». Победы были также зафиксированы 15 и 23 августа, 11 сентября, 2 октября. Последняя была одержана с дистанции 3 км. К этому времени в возможностях новой техники никто не сомневался – уже готовилось проведение войсковых испытаний (операция «Adler») с использованием Bf.110E-1/U-1 из I/NJG-1 в Вентло.
Потребовался еще целый год пока весь II/NJG-1 был оснащен «Liechtenstein». При этом результативность перехватов росла пропорционально оснащенности новой техникой. Производство Do.215B было завершено в начале 1941 года. Последние 20 машин были закончены в варианте истребителей. Они оставались на вооружении II/NJG-1 до начала 1944 года, постепенно уменьшаясь в численном составе.
В начале 1942 года четыре бывших немецких Do.215B-4 были переданы венгерским ВВС вместе с шестью Не.111P-6 в состав 1-й эскадрильи дальней разведки, действовавшей на Восточном фронте с июля 1942 года вплоть до перевооружения на Ju.88. С вооружения люфтваффе Do.215B были практически сняты к 1942 года, а оставшиеся самолеты в основном использовались для проведения различных испытаний.