В 1933 году гражданская авиакомпания Deutsche Lufthansa (DLH) заказала авиастроительной фирме Dornier скоростной шестиместный почтово-пассажирский самолет для обслуживания европейских авиалиний. К осени 1934 года было собрано три прототипа Do.17 с двигателями BMW VI и Hispano-Suiza. Конструкторы Дорнье постарались воплотить в самолете все самые передовые достижения авиационной техники того времени. Do.17 представлял собой цельнометаллический моноплан с верхним расположением крыла. Длинный узкий фюзеляж имел дюралюминиевый каркас и гладкую металлическую обшивку. В целом его сечение было овальным, но среднюю часть (под крылом) пришлось заметно расширить и сделать плоской снизу, поскольку в этом месте должен был располагаться грузо-пассажирский салон. Фюзеляж очень плавно соединялся с крылом, что предполагало хорошую обтекаемость, и способствовало достижению высокой скорости. Двухлонжеронное крыло, с гладкой дюралевой обшивкой имело щелевые закрылки и элероны. Основные стойки шасси и хвостовое колесо убирались в полете. Самолет оснащался двумя V-образными двигателями жидкостного охлаждения.

Первый полет прототипа Do.17V-1 состоялся в ноябре 1934 года. На испытаниях самолеты показали хорошую скорость, но оказались малопригодными для пассажирских перевозок. Пассажирский салон оказался зажат в узком фюзеляже, а двери оказались маленькими и неудобными как для посадки пассажиров, так и для загрузки багажа. Компания DLH от самолета отказалась, зато министерство авиации решило, что из Do.17 может получиться неплохой бомбардировщик.

Компания Dornier получила заказ на одиннадцать новых прототипов Do.17 в варианте бомбардировщика. Первый из них, Do.17V-4, поднялся в воздух в марте 1936 года. Для повышения продольной устойчивости хвостовое оперение переделали в двухкилевое. До февраля 1937 года испытания прошли еще десять прототипов. Два из них разрабатывались как транспортные специального назначения с пассажирской кабиной, и лишь только V7 и V8 стали настоящими прототипами боевых самолетов, скоростного бомбардировщика и дальнего разведчика. Внешний вид и компоновка военного самолета изменились. Носовая часть стала куполообразной и была обширно застеклена. По бортам самолета исчезли большие окна пассажирского салона. Вместо первой пассажирской кабины, перед крылом, было установлено радиооборудование и сиденье радиста. А на месте второй пассажирской кабины, между лонжеронами крыла, теперь располагался бомбоотсек или фотокамеры. Высокая скорость нового самолета затрудняла его перехват, поэтому оборонительное вооружение решили сделать минимальным: у стрелка устанавливался один 7,9-мм пулемет MG.15.

Подготовка к серийному производству нового бомбардировщика началась еще в 1936 году и шла параллельно созданию и испытанию прототипов. Первые серийные модификации самолета: бомбардировщик Do.17E и дальний разведчик Do.17F - были собраны в начале 1937 года. Обе модификации самолета оснащались двигателями BMW VT-7,3. Оборонительное вооружение вскоре усилили до трех пулеметов: второй пулемет установили спереди, а третий стрелял через люк в полу кабины стрелка-радиста. Бомбардировщик мог брать на борт до 800кг бомб.

Уже в начале 1937 года самолеты Do.17 начали поступать в боевые части, а весной два десятка бомбардировщиков и полтора десятка разведчиков были отправлены в Испанию. В испанском небе Do.17 показали себя хорошо и успешно противостояли истребителям-бипланам республиканцев. В августе 1938 года уцелевшие самолеты были переданы военно-воздушным силам испанских националистов.

В 1937 году Югославия приобрела 37 самолетов Do.17K - экспортную версию бомбардировщика с французскими 14-цилиндровыми звездообразными двухрядными двигателями воздушного охлаждения Gnome-Rhone 14N, мощностью по 980л.с. А с мая 1939 года югославы начали выпуск самолета по лицензии. Правда, до апреля 1941 года, когда началось немецкое вторжение в Югославию, успели полностью собрать только тридцать Do.17К.

Югославские бомбардировщики успели принять участие в боевых действиях против Германии, а в апреле на Do.17K был вывезен король Югославии и золотой запас страны.

Первый опыт боевого применения Do.17 показал, что скоростные возможности самолета не достаточно высоки. Самолет мог уходить от устаревших истребителей-бипланов, а с появлением советских истребителей И-16 преимущество в скорости было потеряно. Конструкторы Dornier постоянно занимались усовершенствованием самолета. В течение 1937 года появилось около десятка его опытных образцов, на которых испытывалось различное оборудование, а также новые двигатели. Предполагалось установить на самолет мощные двигатели DB.600, но они в большом количестве требовались для немецких истребителей. Поэтому для бомбардировщика выбрали звездообразный двигатель воздушного охлаждения Bramo 323А-1 Fafnir, мощностью в 900л.с. на взлете. Для самолета-разведчика подобрали тоже звездообразный двигатель BMW 132N. Этот мотор развивал только 865л.с. на взлете, но зато он был более легким и экономичным.

Переделка самолетов под двигатель воздушного охлаждения не представляла особых трудностей. В начале 1938 года завод перешел на выпуск самолетов с этими двигателями: бомбардировщик Do.17M и разведчик Do.17P. Более мощная силовая установка нового бомбардировщика позволила увеличить не только скорость, но и бомбовую нагрузку. При этом пришлось изменить конструкцию бомбоотсека и усилить шасси. Высота основных стоек шасси тоже было увеличена из-за увеличенного диаметра винтов. Разведчик отличался увеличенным запасом топлива.

На новых модификациях было улучшено оборонительное вооружение. Прежняя открытая шкворневая установка MG.15 в верхнем блистере была заменена закрытой. На более поздних самолетах Do.17M стали устанавливать еще один передний пулемет для защиты переднего нижнего сектора.

На основе Do.17M были созданы четыре опытных Do.17R. На них установили двигатели DB.601А с непосредственным впрыском топлива. Скорость этих самолетов-разведчиков достигала 532км/ч, а дальность полета - 2250км. Они поступили на вооружение спецподразделений воздушной разведки Ровеля.

К сентябрю 1938 года самолеты Do.17 составляли треть бомбардировочно-разведывательных сил Люфтваффе. Но если разведчики Do.17P оставались в частях еще несколько лет, то бомбардировщики Do.17M уже в 1939 году стали заменять новыми Do.17Z.

Опыт боевых действий в Испании привел немецкое руководство к выводу о необходимости усиления оборонительного вооружения бомбардировщиков, а также о сосредоточении этого вооружения и всего экипажа самолета в одном месте. Так появилась концепция Waffenkopf - "вооруженной головы", которая определила типовой облик всех немецких бомбардировщиков этого периода. Идея заключалась в том, что экипаж, находясь в одной кабине, могут лучше согласовать свои действия и заменять друг-друга в бою.

Остекленение новой носовой части стало более обширным, летчик и штурман получили превосходный обзор вперед и вниз. Для уменьшения оптических искажений стекла стали плоскими. Для нижнего стрелка был сделан выступ, что увеличило его сектор обстрела. Для входа в кабину вместо квадратной боковой дверцы с приставной лестницей был сделан люк в полу кабины. Экипаж самолета увеличился до четырех человек.

Опытные самолеты с новой кабиной начали испытания весной 1938 года. Скоростные разведчики Do.17S с двигателями DB.600G в серию не пошли. Небольшой серией строился самолеты наведения Do.17U с двигателями DB.600А и экипажем из пяти человек. Бомбардировочная версия получила обозначение Do.17Z.

Новый бомбардировщик сохранил хорошую управляемость и маневренность, но из-за увеличенной носовой части скорость не возрасла. Частичное бронирование, дополнительное оборудование и четвертый член экипажа привели к снижению бомбовой нагрузки до 500кг. Восстановить бомбонагрузку в 1000кг удалось только на очередной модификации самолета Do.17Z-2, выпущенной в начале 1939 года. На него установили более мощные двигатели с двухступенчатым нагнетателем Bramo 323Р, но пришлось пожертвовать запасом топлива и радиус боевого действия сократился до 330км.

В небольших количествах выпускалась разведывательная версия Do.17Z-3, учебная с двойным управлением Do.17Z-4 и дальний морской разведчик Do.17Z-5 с соответствующим спасательным снаряжением.

По бомбовой нагрузке Do.17Z существенно уступал He.111, не мог он использоваться и в роли пикирующего бомбардировщика как Ju.88, который, к тому же, имел преимущество в скорости. Поэтому к концу 1939 года производство Do.17Z начинает сокращаться, а в 1940 году полностью прекращается. Всего к этому времени было выпущено около 2000 самолетов Do.17 всех модификаций.

В ходе битвы за Англию осенью 1940 года выяснилось, что самолет Do.17Z имеет недостаточную скорость и слабое вооружение, чтобы противостоять истребителям Hurricane и Spitfire. А бомбовая нагрузка недостаточна для решения боевых задач. Самолеты начали заменять на Ju.88 и к началу 1941 года они остались только в частях, которые действовали над Югославией и Грецией.

На восточном фронте Do.17Z применялся только в первые месяцы войны и очень скоро их заменили более совершенными машинами. Тем не менее, некоторое количество Do.17 еще долго оставалось на советско-германском фронте. Это были разведчики Do.17P и Do.17Z-3, а также бомбардировщики Do.17Z, на которых летали союзники Германии: хорватские и финские летчики. Небольшое количество Do.17Z оставалось на вооружении Люфтваффе вплоть до конца войны, но использовались они только в качестве вспомогательных, испытательных или учебных самолетов.