Силовая установка отличалась разнообразием: вместо штатных двигателей Jumo 211 или Daimler-Benz DB 603Е (по 1800 л. с.) на некоторых машинах устанавливали форсированные DB 603А, G или L (мощность — по 1700, 1900 и 2000 л. с. соответственно). Эти двигатели повышали максимальную скорость «Стрелы» до 785–790 км/ч вместо 745–763, что мало отражалось на улучшении ТТХ машины. Скороподъемность составила 11 м/с, потолок — от 10 до 12 тысяч метров. Дальность полета с нормальной бомбовой нагрузкой (500 кг) достигла 2050 км. Эти и другие тактико-технические характеристики Do 335 превзошли самые оптимистические ожидания.
Носовой двигатель имел кольцевую систему охлаждения; через его втулку вела огонь 30-мм пушка. Хвостовой мотор оснащался туннельной системой охлаждения и удлиненным валом винта; воздухозаборник размещался под фюзеляжем. Самолет отлично летал и на одном двигателе: в ходе испытаний было установлено, что толкающий винт сообщает машине значительно большую скорость, чем тянущий.
Летчик располагался между обоими двигателями. Впервые в немецкой практике пилотское кресло оборудовалось катапультной системой. Для экстренного покидания самолета кормовой винт мог сбрасываться, а киль отстреливался с помощью пиропатронов.
Хотя в ходе испытаний был потерян второй прототип машины (Do 335V2), причем погиб пилотирующий ее испытатель, программа разработки нового самолета получила статус приоритетной. В 1944 году RLM сделало следующий шаг: все программы, предусматривающие строительство двухмоторных истребителей, были решительно закрыты. Исключение сделали только для реактивных машин и «Дорнье-335».
Ночной истребитель (Do 335А-6) отличался установкой второй, возвышенной кабины, в которой размещался оператор РЛС. На крыле монтировались антенны РЛС FuG 220. Оружие и выхлопные трубы двигателей оборудовались пламегасителями. Увеличившиеся лобовое сопротивление и общая масса самолета снижали скорость до 690 км/ч.
Do 335А нес мощное вооружение. В носу стояла 30-мм пушка МК 103 (боекомплект 60 снарядов), которая вела огонь через вал винта. Над двигателем размещались еще две пушки — 20-мм MG 151/20 или 15-мм MG 151/15, оснащенные синхронизатором (боекомплект 200 выстрелов). Поскольку отлетающие назад стреляные гильзы могли повредить задний винт, для них были предусмотрены приемники. Тяжелый перехватчик Do 335В, кроме того, оснащался двумя 30-мм пушками МК 103 или МК 108 в подкрыльевых гондолах.
Бомбовое вооружение размещалось в закрытом бомбоотсеке, размещенном между обоими двигателями, под пилотской кабиной. Нормальная бомбовая нагрузка составляла 500 кг (одна авиабомба SC/SD 500). Поскольку бомба при сбросе могла повредить расположенный сразу за створками отсека воздухозаборник кормового двигателя, для нее были предусмотрены выталкивающие штанги, подобные применяемым в 30-е — 40-е годы на пикировщиках. Штанги «выводили» бомбу из отсека вниз, на безопасное расстояние, после чего происходил ее сброс.
Вместо бомбы мог устанавливаться дополнительный топливный бак емкостью до 500 литров; в разведывательном варианте в бомбоотсеке устанавливались две фотокамеры. На подкрыльевых узлах подвески Do 335А мог нести еще две 250-килограммовые авиабомбы либо сбрасываемые топливные баки. Планы оснастить машину неуправляемыми ракетами R4/M остались в проекте из-за нехватки времени.
Хотя программе производства Do 335 был придан статус первоочередной, многочисленные технические сложности и усиливающиеся бомбежки сорвали планы крупносерийного выпуска: всего до конца войны заводом фирмы «Дорнье» в Оберпфаффенхофене были построены 13 опытных и 21 серийная машина, в том числе двухместные ночные истребители и учебно-тренировочные самолеты. Шесть экземпляров находились в различных стадиях достройки.
В намерения немцев входило дальнейшее усовершенствование машины. По примеру американцев, часть «Стрел» прошла боевые испытания с аэродинамически чистым гладким алюминиевым покрытием. Кроме того, самолеты поздних серий планировалось оснащать крыльями ламинарного профиля: все эти меры должны были значительно повысить летные характеристики. Существовали проекты опытных самолетов на базе Do 335, например, изучалась возможность постройки тяжелого многоцелевого истребителя, скомпонованного из двух стандартных. Машина сращивалась крыльями и рулями высоты (примерно как Не 111Z или американский F 82 «Twin Mustang»). Со скоростью 820 км/ч эта машина, бесспорно, стала бы самым скоростным поршневым четырехмоторным самолетом всех времен. Изучалась возможность оснащения переработанного планера Do 335 реактивными двигателями, однако все это перечеркнуло поражение Германии.
В конце войны американцы, захватившие заводы «Дорнье» в Оберпфаффенхофене, из запасов комплектующих собрали несколько экземпляров Do 335. Один из них — А-02 до 1947 года проходил испытания в исследовательском центре ВМФ США в Пэтьюшен-Ривер.