Выхлопные патрубки были усовершенствованы и стали более эффективными, обеспечив дополнительную тягу. Воздухозаборник нагнетателя был увеличен и передвинут вперед. Чтобы уменьшить лобовое сопротивление, переделали фонарь кабины. Теперь он включал блистерную установку GSL-k 81 Z из бронестекла со спаренными 7,9-мм пулеметами MG 81 Z (первые опытные экземпляры вооружались двумя MG 17). Пилот и стрелок-радист были защищены бронеплитами толщиной 4-10 мм, расположенными в полу, по бокам кабины, спереди и на сиденьях.
Стойки шасси были укорочены и усилены, чтобы выдержать возросший вес, в том числе из-за увеличившейся бомбовой нагрузки. На уменьшенных обтекателях появились кожаные гофрированные чехлы, прикрывавшие шток и двухзвенник амортизатора. V-образные подкосы стабилизатора закрыли профилированными обтекателями.
Подфюзеляжные бомбодержатели и трапеция были полностью переделаны, что позволило расширить ассортимент бомбового вооружения. Теперь самолет мог нести 1000-кг осколочную или 1400-кг бронебойную бомбу. Переделке подверглись и крыльевые бомбодержатели, на которые можно было подвесить четыре бомбы по 50 кг или две по 250 кг (и даже 500 кг). Другие варианты подвесного вооружения включали контейнеры с зажигательными или противопехотными бомбами, контейнеры Waffenbehдlter с тремя спаренными 7,9-мм пулеметами MG 81Z, стреляющими под углом вниз, дымовые приборы, и т. п. Также была возможность подвески топливных баков. Дальность «Доры» с подвесными баками достигала 1500 км. Эта модификация могла комплектоваться всем тропическим оборудованием, которое было доступным.
Ju 87D был запущен в серийное производство в конце весны 1941 г. Германское руководство тогда уже склонялось к решению прекратить выпуск «Junkers Stuka», однако потенциальные преемники «Штуки» еще не были готовы, а Гитлер в этот момент решил напасть на Советский Союз и тем самым еще сильнее раскрутить маховик Второй мировой войны. В результате «Штука», несмотря на то что она устаревала, и это уже было очевидно, вновь привлекла к себе интерес, и ее выпуск стал нарастать.
Вооружение: два 7,9-мм неподвижных курсовых пулемета MG 1 7; два 7,9-мм пулемета на подвижной спаренной установке MG 81Z в кормовой части кабины.
Дополнительное вооружение: два подкрыльевых контейнера с тремя спаренными установками MG 81Z в каждом (т.е. всего в контейнере шесть пулеметов) или двумя 20-мм пушками MG FF.
Бомбовая нагрузка: Одна 1 800-кг бомба (перегрузочный вариант для вылетов на короткие расстояния), либо одна 500-кг или 250-кг бомба на подфюзеляжном держателе и четыре 50-кг на крыльевых держателях; два контейнера с 92,2-кг противопехотными бомбами в каждом.
Размах крыла: 13,80 м.
Длина: 1 1,50 м.
Высота: 3,89 м.
Площадь крыла: 31,9 м2 .
Масса пустого самолета: 3900 кг.
Нормальная взлетная масса: 5842 кг.
Максимальная взлетная масса: 6600 кг.
Максимальная скорость: 410 км/ч при массе 5715 кг.
Крейсерская скорость: 31 8 км/ч на высоте 51 00 м при 72% мощности.
Экономическая скорость: 1 85 км/ч с бомбовой нагрузкой 1 800 кг.
Посадочная скорость: 110 км/ч.
Максимальная скорость пикирования: 520 км/ч при выпущенных воздушных тормозах.
Время подъема на высоту 5000 м: 19,8 мин.
Практический потолок: 7300 м.
Дальность: 820 км на высоте 4100 м (нормальная); 1535 км на высоте 5100 м (максимальная).
Первым вариантом «Доры», сменившей серию В-2, был Ju 87D-1. Новое шасси имело некоторые дефекты, и пока оно дорабатывалось, на первые экземпляры Ju 87D-1 еще устанавливали шасси от Ju 87В-2. Взлетная масса была ограничена 5800 кг. В январе 1942 г. первые Ju 87D-1 были отправлены на русский фронт и в Северную Африку, где они постепенно вытеснили Ju 87В и R.