Конструкторы Дорнье постоянно занимались усовершенствованием самолета. В течение 1937 года появилось около десятка его опытных образцов от V 15 до V 21, на которых испытывалось различное оборудование, а также новые двигатели. Отличившийся на выставке в Цюрихе опытный самолет Дорнье, иногда обозначаемый Do 17М VI, разрабатывался как прототип новой серийной машины с более мощными двигателями DB 600. Предполагалось, что она заменит модификации Do 17 Е и F. Но моторы DB 600 в большом количестве требовались для немецких истребителей, а производственные мощности моторостроительных заводов Даймлер-Бенц были небеспредельны. Поэтому конструкторам Дорнье пришлось подыскивать для новой модификации самолета другую силовую установку. Для нового бомбардировщика выбрали звездообразный двигатель воздушного охлаждения Bramo 323 А-1 "Fafnir", мощностью в 900 л.с. на взлете и 1000 л,с. на высоте 3100 м. С этими моторами летали прототипы Do I? V20 и V21, затем - также Do 17L VI и V2, но они не пошли в серию, И только Do 17M V2 и V3 дали начало новой модификации бомбардировщиков.

Для нового самолета-разведчика так же подобрали звездообразный двигатель воздушного охлаждения - BMW 132 N. Этот мотор развивал только 865 л.с. на взлете и 665 л.с. на высоте 4500 м- Но зато он был более легким и экономичным, что соответствовало пожеланиям Люфтваффе. Двигатели BMW 132 установили на прототипы Do 17 V18 и V19. Позже эти самолеты переименовали в Do 17 J, но в серию они не пошли. Поэтому новая модификация разведчика ведет свое начало от Do 17P VI.

Переделка самолетов под двигатель воздушного охлаждения не представляла особых трудностей и не вызвала серьезных сбоев в производстве. В конце 1937 года выпуск прежних модификаций Do 17 Е и F был прекращен, а в начале 1938 года заводы начали производить серийные бомбардировщики Do 17M и разведчики Do 17P.

На первый взгляд, могло показаться, что самолеты Do 17M и Do 17 Р внешне отличались от своих предшественников только двигателями. Действительно, улучшения, в основном, коснулись внутренних конструкций и компоновки самолетов. Но более внимательный наблюдатель непременно заметит замену щелевых закрылков с полотняной обшивкой на цельнометаллические щитки. Полотняная обшивка нижней поверхности крыла также была заменена дюралевой. Скорость новых самолетов возросла. Do 17M достигал максимальной скорости 415 км/ч на высоте 4700 м, a Do 17P - 410 км/ч на высоте 4000 м. Более мощная силовая установка нового бомбардировщика позволила увеличить его бомбонагрузку до 1000 кг, поэтому изменилась конструкция бомбоотсека. Теперь бомбы подвешивались в двух бомбоотсеках: первый, как и прежде, находился между лонжеронами крыла, а второй расположился сразу позади заднего лонжерона. В свою очередь, это потребовало усиления основных стоек шасси. Колея шасси также стала шире, во-первых, из-за увеличения расстояния между осями более широких двигателей воздушного охлаждения, а во-вторых, из-за установки новых винтов увеличенного до 3,6 м диаметра. Что касается отличий новой модификации разведчика от бомбардировщика, то на Do 17 Р вместо механизма бомбосбрасывания в бомбоотсеке устанавливались две фотокамеры Rb 50/30 или Rb 75/30 и, кроме того, объем его топливных баков был увеличен до 2120 литров.

На новых модификациях было улучшено оборонительное вооружение. Прежняя открытая шкворневая установка MG 15 в верхнем блистере была заменена закрытой линзовой. Как и прежде, второй MG 15, стреляющий через люк в полу кабины стрелка-радиста, служил для защиты от атак "снизу-сзади", и третий MG 15 устанавливали спереди сквозь правую половину лобового стекла кабины. Но на более поздних самолетах Do 17M и Do 17 Р, принимавших участие в первых боях Второй мировой войнЫг стали устанавливать еще один, четвертый MG 15, который проходил сквозь носовое остекление кабины штурмана и служил для защиты от атак "спереди-снизу".

Самолеты Do 17M и Р производились до конца 1938 года и уступили свое место следующей модификации Do 17Z. Всего различные заводы выпустили 200 Do 17M и 330 Do 17P. Кроме обычных серийных модификаций, были созданы также несколько их специальных разновидностей. Do 17M-1/U1 отличался отсеком для надувной спасательной лодки. Do 17М-1/Тгор. и Do l7P-1/Trop. оборудовались противопыльными фильтрами и пустынным снаряжением.

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

В Германии самолеты Do 17M и Do 17 Р стали поступать в части Люфтваффе в начале 1938 года, постепенно вытесняя устаревшие модификации Е и F. По отчету от 19 сентября 1938 года на вооружении воздушных сил Германии находилось 479 самолетов Do 17 всех модификаций (приблизительно 300 бомбардировщиков Е/М и 180 - разведчиков F/P). Это составляло треть бомбардировочно-разведывательных сил Люфтваффе. Но уже в 1939 году бомбардировщики Do 17M стали заменять новыми Do 17Z. В то же время разведчики Do 17P оставались в частях Люфтваффе еще несколько лет.

В 1940 году Болгария, обеспокоенная технической отсталостью своих ВВС, обратилась к своей более могущественной союзнице - Германии с просьбой о продаже каких-нибудь "современных" бомбардировщиков. Немцы охотно продали болгарам Do 17 М и Р, которые только что отлетали военную кампанию во Франции. Фирма Дорнье скупила их из действующих авиачастей, отремонтировала, подновила на своих заводах и перепродала Болгарии. Самолеты Do 17M списывались из частей Люфтваффе как устаревшие, но, по мнению немцев, они вполне могли сойти за современные для болгарской авиации.

6 декабря 1940 года двенадцать Do 17M вошли в состав военно-воздушных сил Болгарии. Они поступили на вооружение 4-й эскадрильи 5-го бомбардировочного полка, который располагался в Пловдиве. В Болгарию самолеты поступали без механизма бомбосбрасывания, который устанавливался на месте и был рассчитан под чехословацкие бомбы.

Следующую партию из двенадцати Do 17 Болгария закупила в 1942 году. Эти самолеты были вооружены полностью по немецким стандартам.

После поражения Югославии в 1941 году болгары захватили шесть самолетов Do 17 К, которые составили еще одну, 5-ю эскадрилью в 5-м бомбардировочном полку болгарских ВВС.

Do 17 использовались болгарами в основном как самолеты дальней морской разведки. Шесть из них базировались на аэродроме Кевала, на берегу Эгейского моря. Еще шесть расположились на аэродроме Аргос на полуострове Пелопоннес. Болгарские "дорнье" сопровождали итальянские и немецкие суда, идущие с различными грузами в Северную Африку, а также производили аэрофотосъемку минных полей в Эгейском и Средиземном морях.

Когда 8 сентября 1944 года советские войска подошли к границам Болгарии, власть в стране перешла в руки "Отечественного фронта", настроенного прокоммунистически, и Болгария быстро повернула оружие против своего бывшего союзника - Германии. Уже 9 сентября болгарские Do 17 участвовали в налетах на отступающие немецкие части в Югославии. Позже, во время боев в Венгрии, эти болгарские "дорнье" вместе с их экипажами находились в составе советской авиации, где их использовали в качестве разведчиков.