Тем временем на авиабазе Лиминг сформировали 7-ю эскадрилью, которая была распущена после недолгого периода полетов на "Хэмпденах" в мае 1940 г. Она должна была стать первой частью Бомбардировочного командования, вооруженной новыми четырехмоторными самолетами. Переброшенная в октябре в Окингтон, в состав 3-й авиагруппы, к концу года эскадрилья начала получать "Стирлинги". Два месяца ушло на их освоение и приведение в боевую готовность.
Летные характеристики "Стирлинга" быстро повысили его ценность. Крылья малого удлинения позволяли легко накренять машину. Устойчивость к срыву была превосходной, а маневренность улучшалась мощными рулями высоты. Испытатели "Шорт" могли показать, что самолет не проявляет тенденции свалиться на крыло или войти в штопор, даже если привести его в положение, близкое к вертикальному. Впоследствии в боях "Стирлинг" продемонстрировал немаловажную способность получить массу повреждений и при этом держаться в воздухе. Но если подойти с другой стороны, потолок самолета не превышал 5500 м, а с повышением взлетного веса за счет оборудования и брони его скороподъемность значительно упала. Шасси требовало дальнейших переделок в связи с тем же увеличением веса. Существенные трудности вызвало внедрение гидроуправления створками воздухозаборника карбюратора: система не реагировала на быстрые движения ручки управления створками.
Подобно опытным самолетам, первые серийные машины имели моторы "Геркулес" II, но позднее их сменили на "Геркулес" XI с двухскоростным нагнетателем в новой мотоустановке, облегчившей демонтаж и обслуживание. Сконструировали два образца такой установки: один сделала "Шорт", а второй, более поздний и более удачный — "Бристоль". "Стирлинг" I с первоначальными мотоустановками стал именоваться серией 1 (Srs.l), с установками "Шорт" — серией 2 (Srs.2), а с установками "Бристоль" — серией 3 (Srs.3). На самолетах "Стирлинг"! Srs.2 ввели также бортовые стрелковые точки вместо нижней турели, а на Srs.3 их, в свою очередь, заменили верхней башней Фрезер-Нэш FN.7 с двумя 7,7-мм пулеметами "Браунинг". Это была та самая турель, что выпускалась для самолета Блэкберн "Бота" и впоследствии была принята для бомбардировщика Авро "Манчестер" и некоторых серий летающих лодок Шорт "Сандерленд".
В начале серийного производства с передних кромок крыла убрали пористые противообледенительные ленты, чтобы освободить место под устройства фирмы "Мартин-Бейкер" для перерезания тросов аэростатов заграждения. Ввели бронезащиту бензобаков в передней кромке крыла, которой раньше не было. Это немного снизило их емкость. Две посадочные фары, располагавшиеся в передней кромке левого крыла, переместили в выдвижное подкрыльевое устойство.
После первого боевого вылета на "Стирлингах", в ночь с 10 на 11 февраля 1941 г. 7-я эскадрилья начала летать все больше и больше. Используя маневренность "Стирлингов", она осуществила несколько дневных налетов, начиная с удара по Эмдену 27 апреля. Немецкие линейные крейсера "Шарнхорст" и "Гнейзенау", стоявшие в Бресте, тогда являлись излюбленной целью британской авиации, которую англичане атаковали и днем, и ночью. 15-я эскадрилья перешла на "Стирлинги" в апреле 1941 г., а 23 июля присоединилась к 7-й в дневном налете на "Шарнхорст". Один из самолетов 7-й эскадрильи достиг прямого попадания 908-кг бомбы, но затем был сбит двумя напавшими на него истребителями Bf 109.
В течение 1941 г. выпуск самолетов постоянно нарастал, достигнув к концу года 20 штук в месяц. Эскадрильи 3-й группы планомерно переходили на "Стирлинг". К концу года достигла боевой готовности 149-я эскадрилья, а 218-я находилась в стадии перевооружения. В 1942 г. получили "Стирлинги" 75-я (новозеландская), 90-я и 214-я эскадрильи. За ними в 1943 г. последовали 196-я, 199-я, 622-я и 623-я. Все они постоянно или большую часть времени входили в 3-ю авиагруппу. Исключение составляла 7-я эскадрилья, которая в конце 1942 г. была единственной частью, вошедшей в состав соединения целеуказателей 8-й группы. После службы в качестве бомбардировочной части в составе 3-й группы, 196-ю эскадрилью в 1943 г. перевели на роль буксировщиков планеров в 38-й группе. 199-ю эскадрилью передали в 100-ю группу для операций по радиопротиводействию. Для этих целей "Стирлинги" использовались до марта 1945 г.