Виккерс предложил двухмоторный среднеплан с убирающимся шасси. Наибольший интерес вызывал фюзеляж, который представлял собой так называемую геодезическую конструкцию из металлических труб, соединенных уголками в сложный набор, напоминающий сетку земных координат. Все эти «меридианы и параллели» обтягивались полотном. Разработчиком данной силовой схемы был инженер Бэрнс Вэллис, чей опыт базировался на созданных фирмой «Виккерс» жестких дирижаблях.
Отмена весовых ограничений позволила использовать более тяжелый, но значительно более мощный девятицилиндровый двигатель мощностью 915 л.с. воздушного охлаждения «Пегасус P.E.5S М» фирмы «Бристоль».
Ко времени первого полета 15 июня 1936 г. взлетный вес нового бомбардировщика вырос до 9500 кг, а с помощью паровой катапульты он мог быть выстрелен в воздух с полетным весом почти в 14 тонн. Экипаж состоял из четырех человек: пилота, штурмана (он же бомбардир и носовой стрелок), стрелка-радиста и хвостового стрелка. Самолет развил максимальную скорость 402 км/ч на высоте 2400 м, значительно перекрыв требования военных.
В том же месяце бомбардировщик был представлен среди новых образцов военной техники на авиашоу в Хендоне, причем обширные площади остекления носовой и кормовой турелей были заклеены плотной бумагой из-за строго секретной «геодезической» конструкции фюзеляжа, которую можно было бы увидеть сквозь плексиглас.
В соответствии с программой перевооружения Королевских ВВС Великобритании требовалось резкое увеличение количества боевых самолетов. Запущенный 15 августа 1936 г. в серийное производство новый бомбардировщик фирмы «Виккерс» за счет легкой, но весьма необычной и исключительно трудоемкой конструкции фюзеляжа был способен поднимать 2040 кг бомб, более чем втрое превысив требования заказчика. За счет использования под бомбы только фюзеляжного пространства и использования объема крыльев для размещения топливных баков боевой радиус с полной бомбовой нагрузкой составил 1200 км и 2400 км без бомб – в варианте разведчика. Первоначально названный «Креси» («Crecy») – по месту победы английской пехоты над французской рыцарской кавалерией во времена Столетней войны, бомбардировщик был переименован в «Веллингтон» («Wellington») в честь британского военачальника, разгромившего Наполеона при Ватерлоо.
Вслед за первым контрактом на 180 машин в 1937 г. последовал второй, на 200 бомбардировщиков. Серийные самолеты «Веллингтон» Mk.I значительно отличались от прототипа, потерпевшего катастрофу 11 ноября 1936 г. из-за отрыва руля высоты. Было радикально переделано оперение, на 15 см увеличена высота киля, хвостовое колесо сделано убирающимся. Линии фюзеляжа спрямлены, новые турели конструкции фирмы «Виккерс» установлены в оконечностях бомбардировщика – в носу и в корме, с одним пулеметом калибра 7,67 мм. Для защиты верхней полусферы использовали стрелявший через сдвигавшийся назад люк пулемет «Виккерс» LК с плечевым упором, которым оперировал стрелок-радист. Для защиты нижней полусферы применили выдвижную установку FN9 фирмы «Фразер Нэш» с пулеметом винтовочного калибра в фюзеляже, у задней кромки крыла. Установка этой весьма тяжелой и ненадежной турели потребовала увеличения экипажа и породила проблемы центровки, поэтому ее устанавливали не всегда. При выпущенной турели максимальная скорость бомбардировщика снижалась на 24 км/ч.
Также были несколько переделаны створки основных стоек шасси, большие окна появились по обеим сторонам фюзеляжа. Кабину оборудовали обогревом и противообледенительной системой, что в полтора раза повысило практический потолок бомбардировщика.
Первый серийный «Веллингтон» Mk.I с двигателями «Пегасус я» (так стал называться серийный «Пегасус» P.E.5SM) с трехлопастными винтами изменяемого шага фирмы «Де Хевиленд» («de Havilland») поднялся в воздух 23 декабря 1937 г.
В октябре 1938 г. новые самолеты получили уже семь эскадрилий Королевских ВВС. К началу войны эти машины были приспособлены для дневных бомбардировок без истребительного прикрытия – считалось, что сосредоточенный пулеметный огонь летящих в сомкнутом строю «Веллингтонов» не позволит вражеским перехватчикам прицельно атаковать.
В январе 1938 г. начались работы по созданию вариантов «Веллингтона» с различными двигателями: Mk.II с двенадцатицилиндровыми двигателями жидкостного охлаждения «Мерлин» фирмы «Роллс-Ройс»; Мk.III с восемнадцатицилиндровыми «звездами» воздушного охлаждения «Геркулес» фирмы «Бристоль» и Mk.III с подобными двигателями «Твин Ваcп» («Twin Wasp») американской фирмы «Пратт-энд-Витни». Несколько увеличили размеры планера: длину – на 152 мм, а размах крыльев – на 76 мм.