Специалистов заинтересовали дублированная система подачи горючего, повышающие боевую живучесть фибровые бензо- и маслобаки с наружной пропитанной обёрткой, защищающей протектор, водяные радиаторы пластинчатого типа, «курсовой автомат» (автопилот). Оценка вооружения Не 111В-1 была двоякой. Верхняя и нижняя стрелковые точки подверглись резкой критике, в первую очередь, за отвратительную аэродинамику. Нижняя турель действительно «съедала» столько скорости, что немцы опускали её только при непосредственной опасности. Выпуск установки даже после длительной тренировки занимал не менее 40 с. Стрелок сидел в ней без парашюта, а при стрельбе вниз практически висел на пристяжном ремне и вполне мог выпасть. Верхняя точка обеспечивала хороший обзор и обстрел, но отсутствие экрана не позволяло стрелять при скорости более 250 км/ч.
Зато носовая шаровая установка была оценена очень высоко. Лежачее положение штурмана при стрельбе и бомбометании позволило заострить носовую часть и придать ей очень выгодные сточки зрения аэродинамики очертания. Большая площадь остекления обеспечивала отличный обзор. По мнению штурманов НИИ ВВС, по обзору из передней кабины с Не 111В-1 из отечественных бомбардировщиков мог сравниться только опытный ВИТ-2. Правда, отметили, что долго лежать в носу утомительно, а для того, чтобы полностью использовать углы обстрела пулемёта, необходимо перекатываться с боку на бок. Сами пулемёты и прицелы интереса не вызвали.
Компоновку носовой части «самолёта 31» поставили в пример отечественным конструкторам. В отчёте НИИ ВВС прямо указано: «…конструкцию передней огневой точки (купол) целесообразно скопировать и испытать на наших средних бомбардировщиках». Носовую установку по образцу Не 111 порекомендовали поставить на учебно-тренировочный бомбардировщик УТ-3 Яковлева. Именно знакомство с «хейнкелем» привело к появлению подобных стрелковых точек на Ар-2 Архангельского и ДБ-ЗФ (Ил-4) Ильюшина (в сводном отчёте НИИ ВВС за 1939 г прямо указано, что на ДБ-ЗФ «установлена носовая пулемётная установка по типу «Хейнкель»).
Лётные испытания «самолёта 31» продолжались до ноября 1938 г. Основной экипаж испытателей состоял из пилота майора А.И. Кабанова и штурмана майора П.И. Перевалова, но в процессе облёта участвовали и другие. Среди лётчиков, опробовавших «хейнкель», записаны такие известные мастера своего дела, как П.М. Стефановский, М.А. Нюхтиков, А.М. Хрипков и Я.И. Липкин. Штурманов тоже было около десятка.
Среди положительных качеств немецкого бомбардировщика отметили устойчивость на всех режимах полёта. При отрегулированных триммерах можно было просто бросить штурвал и педали. Нагрузки на органы управления оценили как небольшие. Вообще с точки зрения управления «хейнкель» оказался довольно приятен. В отчете НИИ записано: «Пилотирование самолёта достаточно простое и не требует больших физических усилий со стороны пилота и высокой квалификации в технике пилотирования».
Во время лётных испытаний обратили внимание на надёжность механизма уборки и выпуска шасси, но в то же время колёса поднимались тяжело и долго. Для подъёма шасси требовалось 170 раз качнуть ручку гидронасоса. На это уходило около двух минут. Тормоза работали плохо, а лётчики заявили, что пользоваться ими неудобно. Костыль на рулении разворачивался тяжело, и постоянно приходилось увеличивать газ одному из моторов.
Лётные данные немецкого бомбардировщика сравнивались с ДБ-ЗБ, СБ (с моторами М-100А) и американским Мартин 139WR, незадолго до этого проходившим испытания в нашей стране. В целом самолёт оценили невысоко. Конструкцию Не 111В сочли перетяжелённой, решив, что немцы сознательно пожертвовали экономией веса в угоду технологичности и удобству в эксплуатации. По скорости машина уступала отечественным моделям. Скороподъёмность и дальность тоже признали плохими. Значительные разбег на взлёте и пробег на посадке сильно ограничивали выбор аэродромов, пригодных к эксплуатации «хейнкеля».
Особой критике подвергли слишком малый практический потолок, немаловажный для бомбардировщика с такой дальностью. Однако в отчётах прямо говорится о крайней изношенности двигателей, безусловно, повлиявшей на полученные результаты.
В ходе испытаний проводился отстрел вооружения и бомбометание. Сбрасывали бомбы А0-10 и ФАБ-50. Высоко оценили надежность немецкого электрического бомбосбрасывателя, с интересом ознакомились с электромагнитными замками бомбодержателей (у нас применялись электропиротехнические). Бомбовый прицел GV 219 описывался как «простой, надёжный и удобный». Специалисты отметили большую бомбовую нагрузку «самолёта 31». Правда, на испытаниях взлётный вес пришлось ограничить 8600 кг — больше не позволяли потрепанные двигатели. Провели учебные бои с И-15, И-16, ДИ-б, СБ и ДБ-3. Все они превосходили «немца» по скорости и маневренности и вследствие этого обладали инициативой в бою.