К этому моменту сама «Штука» претерпела некоторые изменения. Уже в конце 1939 года по итогам Польской кампании было решено доработать пикировщик. Бои в Польше наглядно продемонстрировали, что у Ju-87 недостаточны не только летные данные, но и защита. Поскольку модернизация была задумана с размахом, работы затянулись более чем на год – довольно длительное по военным меркам время. Главной «изюминкой» новой модификации стал двигатель Jumo-211F взлетной мощностью 1380 л.с. На высоте 4000 метров этот двигатель развивал 1075 л.с. Еще более мощным был вариант Jumo-211J с непосредственным впрыском топлива.
Первый самолет с двигателем Jumo-211F взлетел в Темпельхофе в марте 1941 года. По опыту первых полетов стало ясно, что придется значительно перерабатывать конструкцию. Новый радиатор увеличил воздушное сопротивление, изменение центровки в результате установки более тяжелого двигателя также дало о себе знать. В дальнейшем значительные усилия были направлены на то, чтобы улучшить неважную аэродинамику «Штуки». Носовая часть была сделана более обтекаемой, изменилась форма фонаря кабины, который теперь плавно «спускался» к месту стрелка-радиста.
Вторым важным направлением для доработок стало усиление броневой защиты. Уже первые бои в Польше дали значительную пищу для размышлений относительно способности самолета сберечь жизни экипажей. В итоге летчика прикрыли сзади броней толщиной 8—12 мм, стрелка – 8-миллиметровой броней сзади и 5-миллиметровой снизу. 4-миллиметровой броней были также защищены водяной и масляный радиаторы. Планировалось усилить и пулеметное вооружение самолета.
Для того чтобы увеличить бомбовую нагрузку и соответственно взлетный вес, пришлось переработать шасси. Теперь «Дора» (такое прозвище получил новый вариант пикировщика Ju-87D) могла поднимать в воздух 1800 кг бомб, что стало большим шагом вперед по сравнению с предыдущими модификациями. Под крыльями вместо бомб могли размещаться контейнеры с тремя пулеметами или пушкой MG-FF калибром 20 мм. Серийное производство модификации D-1, которая считалась переходной, начали незадолго до вторжения в Советский Союз.
Впрочем, будущность «Штуки» была в тот момент в принципе поставлена под вопрос. Как известно, Гитлер планировал разгромить Советский Союз в течение нескольких недель, после чего переключиться на добивание Англии и соперничество с Соединенными Штатами. Соответствующие корректировки в производственные планы были внесены. Несмотря на то что «Штуки» с лучшей стороны показали себя в атаках против кораблей, опыт «Битвы за Англию» 1940 года показывал, что время этих машин уходит. В итоге в течение 1941 года было выпущено лишь около 500 «Штук».
Ju-87D со снятыми обтекателями шасси. Восточный фронт