Le Do 17 fut initialement testé durant la guerre d'Espagne au côté des He 111 au sein de la Légion Condor.Il servit également au début du second conflit mondial (campagne de Pologne, campagne de France et bataille d'Angleterre) en tant que bombardier avec un succès relatif (variante de bombardement alors utilisée: Do17Z).
De qualité moindre par rapport au Heinkel He 111 et surtout au Junkers Ju 88 et produit à moins grande échelle, il dut céder progressivement à ceux-ci sa place de bombardier moyen et fut dès lors engagé en tant que chasseur de nuit.Les appareils normalement destinés à l'exportation (Dornier Do 215) furent également utilisés par la Luftwaffe (réquisition des appareils) qui les utilisa principalement en version chasseur de nuit.