Обозначения Do.217f и G были зарезервировано за двумя проектами 1941 г, которые так и не были реализованы. Do.217h был модернизацией 21 серийного Do.217e с DB-601, оснащенных в сентябре 1941 г опытными нагнетателями для высотных испытаний в Эхтердингене. Следующей серийной моделью бомбардировщика стал Do.217k-1, поступивший на испытания 31 марта 1942 г.

Он довольно заметно отличался от своего предшественника. Наиболее бросающимся в глаза изменением была полностью перепроектированная носовая часть фюзеляжа - весь нос был остеклен. Двигатели ВМW-801С были заменены на ВМW-801Ds, работавшие на 96-октановом бензине. Мощность этого мотора составляла 1700лс на взлете и 1440лс на высоте 5700 м. Оборонительное вооружение состояло из МG-81Z (спарка пулеметов МG-81) с 1000 патронами в носовой части, пулемета МG-131 с 500 патронами в верхней электрифицированной башне, такого же нижнего пулемета с 1000 патронами и двух боковых МG-81 с 750 патронами на ствол.

Do.217k предназначался в основном на роль ночного бомбардировщика. Первый серийный самолет поступил со сборочной линии в конце лета 1942 г и был включен в состав KG.2 осенью. Ему предшествовали три опытных самолета, первый из которых некоторое время испытывался с опытным однокилевым оперением. Третий опытный Do.217k-VЗ позже использовался в качестве носителя высотного самолета DSF.228-V1. Do.217k-1 стал первой моделью со стандартной установкой в хвостовой части тормозного парашюта R-25. В 1944 г проводились эксперименты с установкой держателей ЕТС-2000/ХII под консолями (по образцу R-10) и под гондолами двигателей (R-15). Это позволяло нести не меньше четырех торпед L-5, хотя реально такая боевая нагрузка не использовалась.

В декабре 1942 г была сделана версия бомбардировщика специально в качестве носителя ракет FХ-1400 "Фриц-Х" - Do.217k-2. Оснащение включало передатчик управления ракетой FuG-203а "Киль-1", работавший на приемник ракеты FuG-230а "Страсбург". Держатели ЕТС-2000/ХII располагались под центропланом. Размах крыла был увеличен с 19 до 24,8 м, а площадь с 55,1 до 64,9кв.м. 1160л бак монтировался в передней части фюзеляжа (R-17) уже в базовом варианте, а в хвостовой части располагались четыре пулемета МG-81. Они в случае необходимости могли быть дополнены еще парой МG-81 в конце каждой двигательной гондолы с 250 патронам на ствол. Эта батарея управлялась пилотом с помощью перископа RF-2С с прицелом РV-1В.

Do.217k-3 был в целом подобен К-2, но имел новые передатчики FuG-203с или 203d "Киль-IV" и был способен нести и "Фриц-Х" и Hs-293.

Do.217k-2, действовавшие в составе III/КG.100 из Марселя, применили первый раз в боевых условиях ракеты "Фриц-Х" 29 августа 1943 г на Средиземном море - всего через четыре для после дебюта ракет НS-293А.

Весной 1943 г на заводе "Дорнье" в Левентхале два опытных самолета были модернизированы в варианты Do.217l-V1 и V2, c изменением кабины и состава вооружения. В серию данный вариант не попал. Последней серийно выпускавшейся моделью стал Do.217m, строившийся параллельно с Do.217k. В 1942 г, чтобы застраховаться от всяких неожиданностей с выпуском двигателей ВМW-801d, на планер Do.217k-1 были установлены двигатели "Даймлер-Бенц" DB-603А, что и дало Do.217m-1. Обе модели выпускались и использовались параллельно. DВ-603А обеспечивал в целом такие же летные характеристики, что и у модели с ВМW. Самолет нес тот же состав оборонительного вооружения и ту же боевую нагрузку. Один Do.217m-1 (заводской номер 56051) попал в руки союзников в ночь на 24 февраля 1944 г, когда самолет из II./КG.2 во время налета на Лондон получил незначительные повреждения от зенитного огня. Экипаж быстро оставил машину на высоте 3000 м, а покинутый самолет на пологом снижении сел почти без повреждений у Кембриджа.