Первые же полеты наглядно продемонстрировали потенциал нового бомбардировщика. Самолет показал максимальную скорость свыше 323 км/ч, в то время как лучший американский истребитель того времени Р-6Е, выдавал лишь 316 км/ч, а основной советский истребитель-перехватчик И-5 не дотягивал и до 280 км/ч!!
20 марта 1932 г. «Мартин-123» поступил на официальные испытания в исследовательский центр армейской авиации на базе Райт-Филд (г. Дэйтон, штат Огайо) под обозначением ХВ-907. Военные летчики подтвердили высокие характеристики самолета. При этом в ходе испытаний новый бомбардировщик продолжали совершенствовать. В начале осени 1932 г. на машине смонтировали носовую экранированную турель, вращать которую стрелку помогала система аэродинамических компенсаторов. Одновременно двигатели заменили на более мощные R-1820-19, развивавшие по 675 л.с., которые установили в удлиненных капотах типа NACA, обладавших существенно меньшим лобовым сопротивлением нежели кольца Тауненда. За счет установки полного комплекта вооружения и оборудования, новых моторов и некоторого усиления конструкции взлетный вес возрос примерно на 800 кг, в связи с чем конструкторы решили увеличить размах крыла.
Несмотря на это усовершенствованный ХВ-907А в октябре 1932 г. показал максимальную скорость с бомбовой нагрузкой 333 км/ч! По тем временам это было не просто здорово, а потрясающе! Ни один тогдашний истребитель-биплан не имел никаких шансов перехватить подобную машину. За создание нового бомбардировщика фирма «Гленн Л.Мартин компании» была удостоена Кубка Кольера, вручаемого «За достижения в авиации», а уже 17 января 1933 г. USAAC выдали первый заказ на 48 новейших скоростных бомбардировщиков. Одновременно армия приобрела у фирмы ХВ-907А (ранее он считался временно предоставленным для испытаний). После этого в планер серийного самолёта внесли ряд изменений по сравнению с ХВ-907А. Появилось новое, округлое, вертикальное оперение. Все триммеры вписали в очертания рулей. Хвостовую часть фюзеляжа немного удлинили, продлив ее под руль поворота. Назад перенесли и хвостовое колесо. Переднюю и заднюю кабины закрыли прозрачными фонарями, похожими друг на друга. Выглядело это так, как будто у бомбардировщика были две пилотских кабины. К экипажу, ранее состоящему из пилота, переднего стрелка-бомбардира и еще одного стрелка сзади, добавили радиста, который помимо своих прямых обязанностей стал стрелком нижнего люкового пулемета. Все эти изменения опробовали на ХВ-907А, переименованном в ХВ-10 (эталон для серии). Серийная постройка осуществлялась на заводе в Кливленде, штат Огайо.