Штаб ВВС, осознав пагубность чрезмерного разнообразия самолетов одного назначения как для производства (это мешало наладить массовое производство), так и для эксплуатации (трудности ремонта, снабжения запчастями, сложность организации освоения в частях и совместного использования в боевых операциях), хотел иметь один тип бомбардировщика. На конкурс были поданы проекты Луар эг Оливье 45, Амио 340, Латекоер 570, Романо 120 и Блош 134. Были также и внеконкурсные предложения, вершиной оригинальности здесь был бесхвостый биплан-тандем Делане D1. 150, но реальными претендентами на заказ оказались лишь два первых конкурсанта.
Технические условия на дальний бомбардировщик были подписаны 17 ноября 1934 года. Это должен был быть пятиместный двухмоторный моноплан (к аэродинамическому совершенству предъявлялись особые требования), который бы при полезной нагрузке 1500 кг имел дальность 900 км (этого было достаточно для бомбардировки с территории Франции любого завода в Руре). На высоте 4000 м самолет должен был развивать скорость 400 км/ч.
Опытный Амио 340 был готов в 1938 году. Его испытания дали неожиданный результат: пожелания военных оказались слишком скромными, промышленность была готова дать машину куда лучше, чем хотели генералы. На радостях ВВС выдали заказ на 130 Амио 340В5, но фирма сама видела и недостатки своего детища. Сославшись на то, что требования к самолету устарели, руководство «Амио» добилось изменения задания и отсрочки даты поставки серийных машин.
Экипаж был сокращен с пяти до четырех человек, уменьшили количество огневых точек, сняли требования унификации с транспортным вариантом и т. д., так появился проект Амио 350. Конструкторы постарались максимально облегчить каркас и системы, в результате машина имела рекордную весовую отдачу (отношение массы полной нагрузки к максимальной взлетной) — более 62 %! Во многом этого удалось добиться за счет разделения бомбоотсека силовым шпангоутом, что ограничило пагубное влияние выреза в фюзеляже на его жесткость, но препятствовало подвеске тяжелых бомб.
Главные особенности цельнометаллической конструкции 340-го проекта (тонкое крыло большого сужения или сигарообразный фюзеляж с обшивкой из клепанных впотай панелей двойной кривизны) остались, но вместо ненадежных высотных моторов G.R. 14Р были применены G.R. 14N38/39 по 950 л.с. на взлете. Все комплектующие, вооружение, радио и приборы, которые еще не находились в массовом производстве, были заменены серийными, но первый опытный Амио 351.01 был готов лишь к началу 1939 года. Как только он совершил первый полет, фирме был выдан кредит на развертывание серийного выпуска. Заказ определили лишь в конце лета — 830 машин.
Однако фирма распорядилась полученными деньгами не вполне адекватно. Вместо того, чтобы сразу начать поставки машины, которая, как она сама утверждала, была вполне готова, фирма заложила лишь небольшую установочную серию из 17-ти Амио 351В4, а львиную долю остальных средств направила на создание множества модификаций.
Основной упор был сделан на поиск альтернативной силовой установки. Когда принималось решение о переделке Амио 340, предполагалось использовать моторы Испано-Сюиза H.S. 12, и теперь появилась возможность закончить оснащенные ими прототипы Амио 350 (H.S. 12Y28/29, 920 л.с. на расчетной высоте) и Амио 352 (H.S. 12Y50/51, 1100 л.с. на расчетной высоте). Следующим шагом стал высотный Амио 357 с гермокабинами и H.S. 12Z-89 (с турбокомпрессорами 1200 л.с. на большой высоте). Пытались использовать и иностранные моторы: английские Роллс-Ройс «Мерлин» III (1030 л.с. на расчетной высоте, Амио 353), «Мерлин» X (1130 л.с. на высоте, Амио 356), или американские 1200-сильные Пратт-Уитни R-1830 на Амио 358. Однако эта бурная деятельность лишь отвлекала от главного — необходимости повысить надежность машины и сделать управление ею безопасным и доступным летчикам со средним уровнем подготовки.
Сделанное для удобства ведения огня назад из верхней установки разнесенное двухкилевое оперение оказалось не совсем подходящим, особенно на взлете и посадке, когда углы атаки и скоса потока за крылом максимальны. На модификации Амио 354 перешли к обычному центральному килю большой площади, который вернул машине нормальные характеристики устойчивости. Другим отличием «354-го» от первой базовой модели Амио 351В4 стали более мощные 1070-сильные моторы G.R. 14N38/39. Головной Амио 354 был облетан в конце 1939 года, когда уже шла война. Результаты испытаний были удовлетворительными, и фирма получила контракт на 45 серийных машин этой версии. В случае успеха войсковых испытаний планировалось большинство из общего пакета заказов в 830 самолетов сделать именно в таком варианте.