Итоги состязания BFW и «Хейнкеля» конкурсная комиссия Люфтваффе подвела летом 1936 г. Преимущество Bf 109 в маневренности и скорости было неоспоримым, и машину приняли на вооружение. А в ноябре 1936 г. поднялся в воздух четвертый прототип Bf 109V4, приспособленный под установку мотор-пушки. Правда, за неимением таковой в развале цилиндров двигателя временно установили 7,92-мм пулемет MG 17. Еще два таких же синхронных пулемета смонтировали над мотором. Как видим, конструкторы баварской фирмы успешно преодолели отставание по срокам от Поликарпова – И-17бис с мотор-пушкой вышел на испытания в том же месяце. Но моноплан Поликарпова так и остался прототипом, a Bf 109V4 был первой из десяти предсерийных машин Bf 109В-0. Не упустили немецкие военные и первой же возможности опробовать новый истребитель в бою – уже в декабре 1936 г. самолеты Bf 109V3, V4, V5 и V6 прибыли в Испанию для войсковых испытаний в составе истребительной группы легиона «Кондор».
Дальнейшее совершенствование «мессершмитта» осуществлялось в ходе серийного производства путем создания новых модификаций. Той же осенью 1936 г. начался выпуск первых серийных Bf 109В-1 с двигателями Jumo 210Da взлетной мощностью 640 л.с. (на высоте – 720 л.с.) и вооружением из пары 7,92-мм пулеметов (мотор-пушка еще не была доведена). Летом 1937 г. в серию пошел Bf 109В-2 с тремя пулеметами и новым двухлопастным металлическим винтом вместо деревянного.
Одновременно на машинах предсерийной партии испытывались многочисленные нововведения – 20-мм мотор-пушка MG FF, усиленное пулеметное вооружение (два синхронных и два крыльевых пулемета MG 17), двигатели Jumo 210Ga с непосредственным впрыском топлива (мощность 700 л.с. у земли и 730 л.с. на высоте) и DB бООАа (960 л.с.). По мере готовности эти новшества внедрялись на серийных машинах. Весной 1938 г. начался выпуск Bf 109С-1 с двигателем Jumo 210Ga и четырьмя пулеметами. Вариант Bf 109D получил усиленную конструкцию планера, из-за чего масса его возросла. Предполагалось компенсировать это установкой мощного мотора DB 600А, но весь объем производства таких двигателей поглощался заводами, выпускавшими бомбардировщики Не 111. Поэтому на Bf 109D-1, выпускавшихся с весны 1938 г. параллельно с Bf 109С-1. пришлось устанавливать менее мощные двигатели Jumo 210Da. Потяжелевший самолет имел скорость даже меньшую, чем Bf 109В-1 (450 км/ч), хотя в общем летные данные считались удовлетворительными.
Новые машины практически немедленно отправлялись в Испанию, превращенную в гигантский полигон для новейшей техники Люфтваффе. В марте 1937 г. на Пиренеи прибыли первые Bf 109В-1 (в бой они пошли в июле того же года). Следом за ними последовали самолеты модификации В-2, а весной 1938 г. – С-1 (правда, таких самолетов в Испанию попало лишь пять единиц). Один из Bf 109В-1 стал республиканским трофеем в декабре 1937 г. Сначала машину испытали французские специалисты, прибывшие с этой целью в Барселону. В 1938 г. самолет доставили в СССР, где он прошел всесторонние испытания в НИИ ВВС. Была отмечена чрезвычайная простота в управлении, исключительная для истребителя продольная и поперечная устойчивость, удачная механизация крыла, обеспечивающая малую посадочную скорость и отличную маневренность: при отклоненных закрылках Bf 109В-1 выполнял установившийся вираж при скорости 170-180 км/ч, а И-16 – 220-240 км/ч, поэтому радиус виража у «мессершмитта» был меньше. То есть изделие Вилли Мессершмитта фактически поставило точку в полемике между сторонниками скоростных монопланов и маневренных бипланов, показав, что скорость и маневренность вполне можно совместить в одном истребителе. Среди других положительных моментов советские специалисты отметили простоту в производстве, высокую живучесть и ремонтопригодность цельнометаллической конструкции, комфортную кабину с удачно расположенными приборами, удобным сиденьем и системой вентиляции. Наиболее серьезным недостатком признали винт фиксированного шага, не позволяющий в полной мере реализовать располагаемую мощность, расположение непротектировачного бензобака возле сиденья пилота и отсутствие противопожарной перегородки.
В общей сложности к концу 1938 г. построили более 1000 самолетов Bf 109B/C/D. Первая модификация выпускалась заводами «Мессершмитт» в Аугсбурге, «Физелер» и «Эрла». Относительно немногочисленные Bf 109С выпускались лишь аугсбургским заводом, а почти 650 Bf 109D построили заводы «Фокке-Вульф», «Эрла», «Физелер» «Арадо» и AGO. Практически все они поступили в Люфтваффе – кроме бывших самолетов легиона «Кондор», переданных Испании, и десятка Bf 109D-1, поставленных в начале 1939 г. Швейцарии.