Козырек фонаря был защищен прозрачной броней (толщиной 50 мм), другие жизненно важные части около кабины экипажа также получили защиту. В 1942 г. было построено 592 машины, и почти все они были потеряны в России и в Северной Африке. Ju 87D-2, строго говоря, не был особым вариантом самолета. Он представлял собой поздний серийный Ju 87D-1, приспособленный для буксировки планеров. Конструкция хвостовой части была усилена, костыльная установка и хвостовое колесо также подверглись переработке.
Новые истребители союзников, как в Советском Союзе, так и в Северной Африке, уничтожали боевые порядки пикировщиков. Теперь «Штуки» могли вылетать на задания только в сопровождении своих истребителей. Уязвимость Ju 87 привела к тому, что их все чаще стали использовать в качестве штурмовиков. Для этой роли фирма Junkers выпустила модель Ju 87D-3, который стал первым штурмовиком (Schlachtflugzeug) в семействе Ju 87. Он еще сохранил аэродинамические тормоза, но было усилено бронирование двигателя, радиаторов, нижней части фюзеляжа и кабины экипажа. Сирены демонтировали уже в начале производства, и это стало единственным внешним отличием Ju 87D-3 от Ju 87D-1, выпуск которого продолжался наряду с новой модификацией.
С мая 1942 г. машины начали поступать в боевые подразделения Люфтваффе, а также румынские ВВС, воевавшие в Советском Союзе. Их наступательным вооружением в большинстве случаев были деревянные контейнеры, снаряженные 2-кг противопехотными бомбами. После сброса контейнеры рассыпались, и бомбы рассеивались по очень широкой площади. Обтекатели колес в полевых условиях часто демонтировали.
В 1944 г. один Junkers Ju 87D-3 испытывали с двумя огромными, частично остекленными обтекаемыми гондолами, которые сверху крепились к консолям крыла. Самолет получил неофициальное обозначение Ju 87D-3Ag (Ag – Agentflugzeug, т. e. «Агентурный, шпионский самолет»). Из вооружения на машине оставили только оборонительную спаренную стрелковую установку MG 81 Z в кормовой части кабины. В каждой гондоле могли разместиться два человека, сидящие друг за другом. В полете гондолы отделялись и приземлялись на парашютах, которые раскрывались автоматически. Испытания системы проводились около Штутгарта, однако нет никаких сведений о том, что гондолы сбрасывались в полете, поскольку одновременный сброс гондол, несомненно, представлял определенные трудности.
В 1942 г. несколько Ju 87D-1 и D-3 были модифицированы, чтобы нести 765-кг торпеду LT F5b на специальном держателе. Получив обозначение Ju 87D-4, они проходили испытания, которые, однако, не дали обнадеживающих результатов. Масса самолета слишком возросла, а дальность значительно сократилась. После этого машины вернули к исходной стандартной комплектации (некоторые источники сообщают, что только один экземпляр подвергся переделке в торпедоносец).
Планер Ju 87D-5 был схож с D-3, за исключением того, что размах и площадь крыла у него увеличили, чтобы снизить нагрузку на крыло. Шасси можно было отстреливать в случае аварийной посадки. Крыльевые пулеметы заменили двумя 20-мм длинноствольными пушками Mauser MG 151/20. Трапеция под фюзеляжем была усовершенствована. Козырек фонаря и боковые панели кабины получили дополнительное бронирование.
Вооружение: две неподвижные 20-мм пушки MG 51; два 7,9-мм пулемета на подвижной спаренной установке MG 81Z в кормовой части кабины.
Бомбовая нагрузка: ограничена одной 500-кг бомбой на подфюзеляжном держателе; различные контейнеры с противопехотными и зажигательными бомбами.
Размах крыла: 14,97 м.
Длина: 1 1,50 м.
Высота: 3,89 М.
Площадь крыла: 33,68 м2 .
Масса пустого самолета: 3940 кг (3938 кг).
Максимальная взлетная масса: 6580 кг (6607 кг).
Максимальная скорость: 400 км/ч на высоте 4100 м при массе 5715 кг (400 км/ч на высоте 4700 м);
Крейсерская скорость: 3 1 8 км/ч на высоте 5000 м (310 км/ч на высоте 5000 м) при 72% мощности.
Посадочная скорость: 110 км/ч.
Максимальная скорость пикирования: 520 км/ч при выпущенных воздушных тормозах.