Самолеты 3-й группы способствовали развертыванию кампании стратегических бомбардировок индустриальных целей в Германии, начатую в марте 1942 г. Они участвовали в первом рейде "1000 бомбардировщиков" на Кельн в ночь с 30 на 31 мая, а позднее в менее успешных налетах на Эссен и Бремен, а также в бомбежках Берлина, начиная с ночи с 17 на 18 апреля 1941 г.
Несмотря на малый потолок, "Стирлинги" летали через Альпы.
Временами приходилось лететь по приборам в густой облачности. Самолеты бомбили итальянские заводы в Турине и Милане. Еще одной важной областью деятельности "Стирлингов" в то время являлась постановка мин. Однако с июля 1941 г. дневные рейды в сопровождении истребителей прекратили в связи с возросшим противодействием "люфтваффе". 149-ю и 199-ю эскадрильи привлекли к доставке грузов партизанам в оккупированной Франции. Они сбрасывали оружие и снаряжение, пока не были переведены в 100-ю группу, обеспечивавшую массированные налеты. В качестве самолетов радиопротиводействия "Стирлинги" несли установки "Мэндрил" против немецких радиолокаторов раннего оповещения "Фрейя". В 8-й авиагруппе 7-я эскадрилья использовала на некоторых машинах РЛС H2S, установленные в начале 1943 г.
Переход с выпуска модификации I на тип III произошел на всех заводах в конце 1942 г. после того, как два "Стирлинга"! переделали в опытные "Стирлинги" Ш. Принципиальное отличие между ними имелось в мотоустановке. На типе III стояли "Геркулесы" XVI с подвешенными снизу маслорадиаторами. При этом не только повысились летные данные, но и упростилось обслуживание двигателей. На "Стирлинге" Ш также ввели верхнюю турель Фрезер- Нэш FN.50 от "Ланкастера" (задним числом ее поставили и на некоторые самолеты типа I Srs.3) и окна в задней части фюзеляжа. Обозначение "Стирлинг" II резервировалось для предполагаемого варианта с моторами Райт R-2600-A5B "Циклон", который собирались строить в Канаде. Выдали заказ на 140 "Стирлингов" II, но впоследствии этот заказ аннулировали. Тем не менее, три опытных "Стирлинга" II летали в Англии: один собрали в Рочестере и два — в Саус-Мэрстоне. На одной из стадий предполагалось вооружить модификацию II верхней и нижней турелями фирмы "Боултон-Пол" с парой 20-мм пушек каждая. Как уже говорилось, "половинный" S.31 испытывался с макетами этих турелей.
Всего выпустили 261 "Стирлинг"! в Рочестере, 260 в Белфасте и 191 у "Остин" в Лонгбридже, — всего 712 экземпляров. Эта цифра не включает шесть собранных самолетов, уничтоженных немцами в Рочестере и пять — в Белфасте. Тогда были выданы новые заказы, чтобы возместить эти потери (и этим машинам присвоили новые серийные номера). Однако в Белфасте самолеты на возмещение потерь выпустили уже как "Стирлинг" III. Всего построили 1036 "Стирлингов" III — 264 в Рочестере и Саус-Мэрстоне, 343 в Белфасте и 429 собрала "Остин". Впоследствии значительное число их превратили в буксировщики планеров "Стирлинг" IV. В этой роли многие машины служили в 1944-45 годах, поскольку их ценность как бомбардировщиков полностью исчерпана уже к осени 1943 г. На последнюю бомбежку в составе соединения сил Бомбардировочного командования "Стирлинги" летали 8 сентября 1944 г. 149-я эскадрилья участвовала в налете на Гавр. К этому времени "Стирлинги" совершили 18440 боевых вылетов и сбросили 27821 т бомб. 606 машин не вернулись с заданий, еще 163 потеряли по другим причинам.