Посадочная скорость: 110 км/ч.
Максимальная скорость пикирования: 520 км/ч при выпущенных воздушных тормозах.
Время подъема на высоту 5000 м: 19,8 мин.
Практический потолок: 7300 м.
Дальность: 820 км на высоте 4100 м (нормальная); 1535 км на высоте 5100 м (максимальная).
Первым вариантом «Доры», сменившей серию В-2, был Ju 87D-1. Новое шасси имело некоторые дефекты, и пока оно дорабатывалось, на первые экземпляры Ju 87D-1 еще устанавливали шасси от Ju 87В-2. Взлетная масса была ограничена 5800 кг. В январе 1942 г. первые Ju 87D-1 были отправлены на русский фронт и в Северную Африку, где они постепенно вытеснили Ju 87В и R.
Козырек фонаря был защищен прозрачной броней (толщиной 50 мм), другие жизненно важные части около кабины экипажа также получили защиту. В 1942 г. было построено 592 машины, и почти все они были потеряны в России и в Северной Африке. Ju 87D-2, строго говоря, не был особым вариантом самолета. Он представлял собой поздний серийный Ju 87D-1, приспособленный для буксировки планеров. Конструкция хвостовой части была усилена, костыльная установка и хвостовое колесо также подверглись переработке.
Новые истребители союзников, как в Советском Союзе, так и в Северной Африке, уничтожали боевые порядки пикировщиков. Теперь «Штуки» могли вылетать на задания только в сопровождении своих истребителей. Уязвимость Ju 87 привела к тому, что их все чаще стали использовать в качестве штурмовиков. Для этой роли фирма Junkers выпустила модель Ju 87D-3, который стал первым штурмовиком (Schlachtflugzeug) в семействе Ju 87. Он еще сохранил аэродинамические тормоза, но было усилено бронирование двигателя, радиаторов, нижней части фюзеляжа и кабины экипажа. Сирены демонтировали уже в начале производства, и это стало единственным внешним отличием Ju 87D-3 от Ju 87D-1, выпуск которого продолжался наряду с новой модификацией.
С мая 1942 г. машины начали поступать в боевые подразделения Люфтваффе, а также румынские ВВС, воевавшие в Советском Союзе. Их наступательным вооружением в большинстве случаев были деревянные контейнеры, снаряженные 2-кг противопехотными бомбами. После сброса контейнеры рассыпались, и бомбы рассеивались по очень широкой площади. Обтекатели колес в полевых условиях часто демонтировали.
В 1944 г. один Junkers Ju 87D-3 испытывали с двумя огромными, частично остекленными обтекаемыми гондолами, которые сверху крепились к консолям крыла. Самолет получил неофициальное обозначение Ju 87D-3Ag (Ag – Agentflugzeug, т. e. «Агентурный, шпионский самолет»). Из вооружения на машине оставили только оборонительную спаренную стрелковую установку MG 81 Z в кормовой части кабины. В каждой гондоле могли разместиться два человека, сидящие друг за другом. В полете гондолы отделялись и приземлялись на парашютах, которые раскрывались автоматически. Испытания системы проводились около Штутгарта, однако нет никаких сведений о том, что гондолы сбрасывались в полете, поскольку одновременный сброс гондол, несомненно, представлял определенные трудности.