Проектирование тяжелого бомбардировщика поручили на конкурсной основе двум фирмам — «Дорнье» и «Юнкере». Проекту первой из них присвоили обозначение Do 19, второй — Ju 89. Каждая из фирм получила заказ на постройку трех прототипов.
Разработку Ju 89 возглавил Эрнст Циндель (Ernst Zindel), широко использовавший опыт, полученный при создании двухмоторного Ju 86. В конструкции цельнометаллического планера использовали в основном дюраль, а для наиболее нагруженных узлов — хромомолибденовую сталь. Фюзеляж представлял собой монокок квадратного сечения, усиленный шпангоутами и стрингерами, с эллиптическим гаргротом сверху. Крыло состояло из пяти секций. Центроплан выполнялся за одно целое с фюзеляжем и имел пять лонжеронов. Внутренняя секция консоли имела пять основных и два вспомогательных лонжерона, а внешняя — четыре основных и три вспомогательных. Закрылки были типа «двойного крыла Юнкерса» и состояли из двух секций. Основные стойки шасси убирались посредством гидропривода в заднюю часть внутренних мотогондол. Хвостовое оперение — двухкилевое, по типу Ju 86.
В качестве силовой установки рейхсминистерство авиации предписывало использовать новые 12-цилиндровые V-образные моторы жидкостного охлаждения «Юнкере» Jumo 211 либо «Даймлер-Бенц» DB 600. Оборонительное вооружение Ju 89, согласно проекту, состояло из двух 7,92-мм пулеметов MG 15 в носовой и кормовой установках, а также двух 20-мм пушек MG FF в верхней и нижней башнях с гидроприводом. Пушки имели магазинное боепитание, поэтому каждая из них обслуживалась двумя членами экипажа — наводчиком и заряжающим. Этим обуславливался и достаточно большой состав экипажа — девять человек (два пилота, радист, бортинженер и пять бортстрелков). Бомбовая нагрузка размещалась на вертикальной подвеске во внутреннем бомбоотсеке. Её масса могла достигать 1600 кг (16 100-кг либо 32 50-кг бомб).
Постройка прототипов Ju 89 (равно, как и Do 19) велась в обстановке неопределенности, вызванной гибелью генерала Вефера (3 июня 1936 г. его Fie 70 разбился при взлете с аэродрома Дрезден-Клоцше — наземный персонал при подготовке к вылету забыл расконтрить элероны...). Н1овым начальником штаба люфтваффе стал генерал Альберт Кессельринг (Albert Kesselring), отдававший приоритет развитию тактической ударной авиации (пикирующих бомбардировщиков). В его видении дальнейшее развитие четырехмоторных бомбардировщиков являлось нерациональной тратой ресурсов. В ноябре 1936 г., всего за несколько недель до первого полета Ju 89V1, были объявлены требования к новому самолету — «бомбардировщику А», двухмоторной пикирующей машины (будущему Ju 88). Тем не менее, работы по четырехмоторным машинам некоторое время продолжались как бы по инерции.
7 декабря 1936 г. впервые поднялся в воздух первый прототип Ju 89V1 (заводской номер — WNr. 4911), несший гражданскую регистрацию D-AFIT. Fla машине стояли моторы Jumo 211 (1075 л.с.), вооружение отсутствовало. Первые тесты в воздухе показали недостаточную путевую устойчивость, поэтому пришлось переделать хвостовое оперение, увеличив площадь килей. Весной начались испытания Ju 89V2 (WNr. 4911; гражданская регистрация D-ALAT), также не несшего вооружения и оборудованного моторами DB 600А (960 л.с.). А 29 апреля 1937 г. вышло распоряжение о прекращении разработки четырехмоторных бомбардировщиков...
В дальнейшем испытания прототипов Ju 89 продолжались в рамках программы создания пассажирского Ju 90.
Ju 89V2 отличился летом 1938 г., установив 4 и 8 июня два мировых рекорда: сначала он поднял 5000 кг груза на высоту 9312 м, а затем — 10000 кг на 7242 м. Поскольку тогда вовсю шла маркетинговая кампания пассажирского Ju 90, то рекорды зарегистрировали за Ju 90V1 — несмотря на то, что самолет с таким обозначением разбился несколькими месяцами ранее...
С началом Второй мировой войны оба прототипа Ju 89 передали люфтваффе. Они вошли в состав транспортной эскадры KG z.b.V. 105 и использовались в ходе высадки в Норвегии.