Несколько первых серийных "Уитли" I, сошедших со сборочной линии, не имели поперечного V крыла, но вскоре концы консолей приподняли на 4°. Задним числом это было сделано и на всех более ранних машинах, кроме первого прототипа. Из-за нехватки турелей в первые месяцы многие "Уитли" I летали с металлическими обтекателями вместо них. Впоследствии они монтировались "Эйруорк лимитед" в Хестоне. Турели Армстронг-Уитворт AW13 (носовая) и AW12 (хвостовая) с одиночными пулеметами "Льюис" и 22 магазинами для них сохранялись только на 12 первых "Уитли" I. После этого перешли на носовую турель "ФрэзерНэш" с гидроприводом и хвостовую типа AWI5 или AW38 с пулеметом "Виккерс" с газовой автоматикой. "Уитли 1" имел нормальную бомбовую нагрузку в 681 кг, но позднее стал допустим максимум в 1916 кг, включавший четыре бомбы по 227 кг в фюзеляже, шесть по 113,5 кг во внутренних и шесть по 55 кг во внешних частях крыла. Нагрузка уменьшалась до 1462 кг, если в бомбоотсеке вместо двух бомб подвешивались два бензобака по 300 л. При нормальном весе 9932 кг "Уитли" I имел максимальную скорость в 296 км/ч на высоте 4575 м, а крейсерскую 245 км/ч. Дальность с 681 кг бомб была 2204 км, но при перегрузочном весе 11404 кг бомбовая нагрузка в 1462 кг могла быть доставлена на 2961 км или 1916 кг на 2414 км при крейсерской скорости 245 км/ч или 217 км/ч соответственно. Однако, на высоту 4575 м самолет при таком весе "со скрипом" поднимался за 43,5 мин., а рабочий потолок был всего 4877 м.
После сборки 34 "Уитли" I "Армстронг-Уитворт" переключилась на производство "Уитли" II, отличавшегося в основном моторами "Тайгер" VIII вместо "Тайгер" XI. Новый мотор, впервые в английских ВВС, имел двухскоростной нагнетатель и развивал 845 л. с. на взлете и 780 л. с. на высоте 4343 м. На "Уитли" II также была предусмотрена выдвижная подфюзеляжная турель Фрэзер-Нэш FN 17 с парой 7,7- мм пулеметов "Браунинг" с боезапасом по 1000 патронов на ствол, однако, на деле ее ставили не всегда. Стандартная бомбовая нагрузка "Уитли" II составляла 1590 кг и состояла из четырех бомб по 227 кг в бомбоотскеке и шести по
116 кг в крыле. "Уитли" II имел перегрузочный вес в 12031 кг, а его летные характеристики мало отличались от "Уитли" I: скорость и потолок немного увеличились, а дальность упала. Было выпущего 46 самолетов типа "Уитли" II, завершив первый заказ на 80 самолетов к августу 1938 г.
Затем перешли на "Уитли" III, которых к марту 1939 г. было изготовлено 80 штук. Этот вариант отличался от "Уитли" II только возможностью несения в бомбоотсеке двух бомб по 908 кг плюс шесть по 114 кг в крыле; итого – 2497 кг. Пустой и максимальный взлетный веса не изменились, и данные "Уитли" III (тоже с моторами "Тайгер" VIII) соответствовали "Уитли" II. "Уитли" III соответствовал требованиям задания В.20/35, а в качестве прототипа послужил переделанный "Уитли" I.
Тесная связь между компаниями "Армстронг-Уитворт" и "Армстронг-Сиддли моторе лимитед" привела к тому, что моторы последней стояли на всех самолетах с маркой AW с 1923 г. и до выпуска "Уитли". Однако, отсутствие подходящего двигателя "Армстронг-Сиддли" в классе 1000 л. с. привело к разрыву этих отношений. Конструкторы "Армстронг-Уитворт" в 1936 г. спроектировали вариант "Уитли с моторами Бристоль "Пегасус" 20, но по некоторым соображениям эта уже завершенная работа не была воплощена в металле. Большую выгоду обещала попытка внедрить "Мерлин", и в конце 1937 г. "Уитли" I с номером К7208 перегнали в исследовательский центр "Роллс- Ройс" в Хакнелле. Там он совершил успешный полет с моторами "Мерлин" II, установленными 11 февраля 1938 г. В ААЕЕ в апреле-мае 1938 г. этот самолет (с обтекателями вместо турелей) показал скорость 385 км/ч на высоте 4877 м при весе 9080 кг. Хотя были подвергнуты критике плохой обогрев кабины и высокий уровень шума, было ясно, что "Мерлин" дал большой выигрыш. Впоследствии еще два "Уитли" I (К7209 и К7211) были оснащены "Мерлинами" для испытаний.
"Мерлины" были поставлены на последних 40 "Уитли" из первого заказа на 200 машин, сданных в мае-августе 1939 г: 33 с моторами "Мерлин" IV как "Уитли" IV и последние семь с несколько более мощными "Мерлин" X как "Уитли" IVА. Мощность этих моторов была соответственно 1030 л. с. на 4953 м и 1010 л. с. на 5410 м. "Уитли" IV впервые взлетел в облике серийной машины 5 апреля 1939 г. В дополнение к замене двигателей он отличался от более ранних модификаций увеличением стандартного запаса горючего на 846 л (в баках в передней кромке крыла между моторами и фюзеляжем), угловым остекленным выступом у бомбардира вместо старого открывающегося окна, увеличившим общую длину на 61 см. Последнее новшество затем внедрили и на многих "Уитли" с моторами "Тайгер".