Разбег перегруженного самолёта занял 62 секунды (против 26 с нормальным максимальным взлётным весом), и дальше уже всё зависело от надёжной работы силовой установки и выносливости экипажа. В качестве базового замкнутого маршрута был избран сильно вытянутый треугольник в Адриатическом море: Монфалконе — Римини — Сенигаллия, причём последний 200-километровый участок Монфалконе — маяк Пунта Тальяменто — маяк Пунта Сальваторе был пройден дважды, а общая длина маршрута составила 5200 километров. Приводнился итальянский экипаж лишь на следующий день, 28 мая, в 09:54 утра, полётное время составило почти 17 часов. Средняя скорость на 5000-км дистанции равнялась 308,424 км/ч, что стало новым мировым рекордом. Рекорды скорости с грузами 1000 и 2000 кг, прежде принадлежавшие первому прототипу CANT Z.506 (М.М.291, I–CANT), также были побиты и составляли теперь 322,043 и 319,778 км/ч соответственно. К этому времени на Z.506 было установлено 14 мировых рекордов из 23, установленных FAI для класса «C3bis», а всего компания CRDA владела 18 из них. Рекорды, установленные I–LER0, показали, что машина имеет возможности для установления новых достижений, но это требует изыскания дополнительных объёмов для размещения добавочного груза и топлива.
Хотя наращивание лётных характеристик было, безусловно, важным направлением совершенствования новых самолётов, однако выход в коммерческую эксплуатацию американского DC-2, а затем и 30-местного DC-3, дебют которого состоялся в 1936 г., заставил итальянских конструкторов позаботится об увеличении пассажировместимости своих самолётов. К сожалению, компоновка фюзеляжа «506-го» была явно не предназначена для заметного увеличения численности пассажиров на борту, но, тем не менее, в течение 1937–1938 гг. была подготовлена к серийному выпуску следующая модификация, обозначенная как CANT Z.506C и получившая 14-местный (вместо прежнего 12-местного) пассажирский салон. Попутно была увелгчена общая нагрузка, взлётный вес и запас топлива, что, естественно, потребовало усилить конструкцию планера. Двигатели также были новой модификации — «Альфа- Ромео 126 RC.10», развивавшие на взлётном режиме 830 л.с. при 2300 об/мин и 800 л.с. на высоте 3300 м при 2150 об/мин.
Первые пять самолётов модификации «С» вышли на регулярные линии в 1938 г., причём самый первый из них, I-ALAL, использовался для опытных полётов и выделялся среди однотипных самолётов фюзеляжем, лишённым иллюминаторов. Однако радоваться разработчикам было, по большому счёту, нечему, так как даже новая модификация брала на борт пассажиров ровно в два раза меньше, чем ставшая позже легендарной «Дакота», имевшая при этом вполне сравнимые лётные характеристики