В бомбоотсеке подвешивались бомбы суммарной массой 2000 кг, на Не-111Р-2 внедрили внутренние бомбодержатели ESAC250/IX, позволявшие использовать автоматический механизм сброса бомб RAB-14az. Оборонительное вооружение состояло из трех пулеметов MG-15 калибра 7,92 мм.
Несколько Не-111Р-2 доработали в дальние разведчики, демонтировав пулеметы и установив в бомбоотсеке фотоаппараты.
Разведчики получили моторы DB-601N мощностью 1175 л.с., что несколько улучшило летные характеристики.
В начале Второй мировой войны фирма Бломм унд Фосс конвертировала 48 He 111P-1 в самолеты с двойным управлением Не-111Р-3. С самолетов было снято вооружение, они использовались в летных школах для повышенной подготовки экипажей.
Не-111Р-4 сменил в производстве Нe-111Р-2 с конца 1939 г. На новой модификации стояли двигатели DB-601F-1 мощностью 1100 л.с., по планеру и оборудованию Не-111Р-4 не отличался от Не-111Р-2. На Не-111Р-4 была введена бронезащита членов экипажа и усилено оборонительное вооружение, как следствие опыта, полученного в ходе кампании в Польши. Количество пулеметов довели до четырех, четвертый МG-15 поставили в передней части подфюзеляжной гондолы.
Иногда силами экипажей устанавливался еще и пятый пулемет у штурмана над турелью Икария, порой вместо переднего пулемета в гондоле монтировалась 20-мм пушка MG-FF. Два дополнительных пулемета ставили в бортовых окнах фюзеляжа, по одному справа и слева, в этом случае в экипаж включался еще один воздушный стрелок. На некоторых Не-111Р-4 в хвостовом конусе фюзеляжа фиксировано монтировался пулемет MG-17 калибра 7,92 мм.
На Не-111Р-4 введена подвеска 835-литрового топливного бака на левом бомбодержателе, что увеличило запас топлива с 3450 л до 4285 л. Под фюзеляжем над створками бомбоотсека были установлены два внешних бомбодержателя PVC-1006, на каждый держатель можно было подвесить до 1000 кг бомб. Иногда на Не-111Р-4 использовались внешние держатели ЕТС-2000 для одной 2500 кг бомбы. Внешняя подвеска бомб снижала скорость самолета на 35 - 50 км/ч.
Дополнительное вооружение и броня увеличили массу пустого с 6250 кг у He-111P-2 до 6350 кг Не-111Р-4, максимальный взлетный вес вырос с 12 700 кг до 13 500 кг. Как результат максимальная скорость на высоте 5000 м упала до 398 км/ч, крейсерская скорость составляла 370 км/ч. За счет увеличения количества топлива дальность выросла до 2450 км, хотя при бомбовой нагрузке в 2000 кг дальность резко падала.
Выпуск партии из 224 Не-111Р-4 был завершен в конце 1939 г. К концу 1943 г. большинство Не-111Р-4 переделали в учебно-тренировочные самолеты. После завершения производства Не-111Р-4 фирма Хейнкель изготовила 24 Не-111Р-5. От Не-111Р-4 эти самолеты отличались несколько измененным составом оборудования, внешних отличий не имелось. На большинстве Не-111P-5 стояло два внешних бомбодержателя PVC-1006. Несколько Не-111Р-5 доработали в разведчики погоды, еще несколько переделали в торпедоносцы.