Дальнейшее совершенствование «мессершмитта» осуществлялось в ходе серийного производства путем создания новых модификаций. Той же осенью 1936 г. начался выпуск первых серийных Bf 109В-1 с двигателями Jumo 210Da взлетной мощностью 640 л.с. (на высоте – 720 л.с.) и вооружением из пары 7,92-мм пулеметов (мотор-пушка еще не была доведена). Летом 1937 г. в серию пошел Bf 109В-2 с тремя пулеметами и новым двухлопастным металлическим винтом вместо деревянного.
Одновременно на машинах предсерийной партии испытывались многочисленные нововведения – 20-мм мотор-пушка MG FF, усиленное пулеметное вооружение (два синхронных и два крыльевых пулемета MG 17), двигатели Jumo 210Ga с непосредственным впрыском топлива (мощность 700 л.с. у земли и 730 л.с. на высоте) и DB бООАа (960 л.с.). По мере готовности эти новшества внедрялись на серийных машинах. Весной 1938 г. начался выпуск Bf 109С-1 с двигателем Jumo 210Ga и четырьмя пулеметами. Вариант Bf 109D получил усиленную конструкцию планера, из-за чего масса его возросла. Предполагалось компенсировать это установкой мощного мотора DB 600А, но весь объем производства таких двигателей поглощался заводами, выпускавшими бомбардировщики Не 111. Поэтому на Bf 109D-1, выпускавшихся с весны 1938 г. параллельно с Bf 109С-1. пришлось устанавливать менее мощные двигатели Jumo 210Da. Потяжелевший самолет имел скорость даже меньшую, чем Bf 109В-1 (450 км/ч), хотя в общем летные данные считались удовлетворительными.
Bfl09E-l из JG27 выруливает на взлет. На заднем плане – тяжелые истребители Bf 110С
Новые машины практически немедленно отправлялись в Испанию, превращенную в гигантский полигон для новейшей техники Люфтваффе. В марте 1937 г. на Пиренеи прибыли первые Bf 109В-1 (в бой они пошли в июле того же года). Следом за ними последовали самолеты модификации В-2, а весной 1938 г. – С-1 (правда, таких самолетов в Испанию попало лишь пять единиц). Один из Bf 109В-1 стал республиканским трофеем в декабре 1937 г. Сначала машину испытали французские специалисты, прибывшие с этой целью в Барселону. В 1938 г. самолет доставили в СССР, где он прошел всесторонние испытания в НИИ ВВС. Была отмечена чрезвычайная простота в управлении, исключительная для истребителя продольная и поперечная устойчивость, удачная механизация крыла, обеспечивающая малую посадочную скорость и отличную маневренность: при отклоненных закрылках Bf 109В-1 выполнял установившийся вираж при скорости 170-180 км/ч, а И-16 – 220-240 км/ч, поэтому радиус виража у «мессершмитта» был меньше. То есть изделие Вилли Мессершмитта фактически поставило точку в полемике между сторонниками скоростных монопланов и маневренных бипланов, показав, что скорость и маневренность вполне можно совместить в одном истребителе. Среди других положительных моментов советские специалисты отметили простоту в производстве, высокую живучесть и ремонтопригодность цельнометаллической конструкции, комфортную кабину с удачно расположенными приборами, удобным сиденьем и системой вентиляции. Наиболее серьезным недостатком признали винт фиксированного шага, не позволяющий в полной мере реализовать располагаемую мощность, расположение непротектировачного бензобака возле сиденья пилота и отсутствие противопожарной перегородки.