Первый прототип AM-17 был готов в декабре 1937 года. В январе 1938 года машина в первый раз поднялась в воздух. На прототип поставили звездообразный двигатель «Hikari» 1 мощностью 730 л.с. В это же время самолет получил официальное название «11 Си опытный пикирующий морской бомбардировщик» и кодовое обозначение D3A1. Уже первые полеты показали, что машина имеет множество конструктивных недостатков. Особенно много нареканий вызывала неудовлетворительная поперечная стабильность, особенно сильно сказывающаяся при резких разворотах. При таких разворотах самолет имел тенденцию переходить в самопроизвольную бочку. Другим недостатком AM-17 был недостаточно мощный двигатель. Самолет имел большой разбег, что для палубного бомбардировщика было непростительным недостатком. Проблемы доставляли и аэродинамические тормоза, которые при пикировании со скоростью 396–444 км/ч вызывали сильную вибрацию, которая приводила к быстрой усталости несущих конструкций самолета. При этом тормоза не выполняли свою функцию, так как самолет все равно развивал в пикировании чрезмерную скорость. В остальном самолет показал себя с хорошей стороны, и было решено продолжить работы по его совершенствованию. Конструкторы понимали, что придется вносить принципиальные изменения в конструкцию машины. Чтобы не увязнуть в проектных работах, было решено вносить изменения «на ходу», прямо в конструкцию второго прототипа. Переделка первого прототипа заняла бы слишком много времени, а начало сравнительных испытаний с конкурирующим самолетом Nakajima D3N1 неумолимо приближалось. После подробного анализа всех возможностей, было решено прежде всего увеличить поверхность крыльев и поставить новый двигатель. Выбор пал на мотор Mitsubisi «Kinsei» 3 мощностью 840 л.с. Поскольку двигатель имел больший радиус, пришлось изменить и форму капота, который получил обтекатель типа NACA. Радикально изменилась и конструкция крыла. Размах увеличился с 14 до 14,5 м, а площадь возросла на два квадратных метра, составив 35 м². Передняя кромка на консолях стала округлой, а крепление аэродинамических тормозов усилили. Одновременно увеличили площадь киля. В конструкцию фюзеляжа внесли лишь незначительные технологические изменения. Внешне изменилась форма фонаря, что улучшило обзор с места пилота. В таком варианте второй прототип AM-17 принял участие в сравнительных испытаниях с конкурентом D3N1. Сравнительные испытания продолжались до марта 1939 года, после которых самолет Aichi направили в серию под обозначением «Тип 99 палубный пикирующий морской бомбардировщик Модель 11» (D3A1 Model 11). В декабре 1939 года фирма Aichi получила задание подготовить сборочную линию и начать серийный выпуск самолетов D3A1.