Первый опытный Bf.109 V1 взлетел в сентябре 1935 года с английским мотором Rolls-Royce Kestrel V с небольшой взлетной мощностью и двухлопастным деревянным винтом. Он перелетел в Испытательный центр Люфтваффе в Рехлине и начал программу совместных испытаний. Использование иностранного двигателя противоречило условиям конкурса. Но альтернативы не было. С таким же двигателем взлетел и первый опытный Ju 87 V-1. Согласно требованиям Люфтваффе вооружение истребителя должно было состоять всего из двух легких пулеметов.
Второй летный экземпляр Bf. 109 V2 с дополнительно усиленным планером самолета оснастили уже появившимся немецким двигателем Jumo 210А. В отличие от английских, этот двигатель был перевернутым: коленчатый вал располагался наверху, а головки цилиндров и выхлопные патрубки — внизу. V2 взлетел в январе 1936 года.
На третьем летном Bf.109 V3 установили два легких пулемета над двигателем с синхронизаторами, позволявшими стрелять через вращающийся винт. Это уже был тот истребитель, который полностью соответствовал замыслу и проекту Вилли Мессершмитта. Он присоединился к своим невооруженным собратьям в июне 1936 года и был показан на Олимпиаде в Берлине.
Наконец в 1936 году Люфтваффе проводит сравнительные испытания истребителей, представленных на конкурс. Объявляются два лучших: «Мессершмитт Bf. 109» и «Хейнкель 112». Заказываются дополнительно по десять экземпляров каждого для проведения второго тура сравнительных испытаний и выбора победителя.
Простой взгляд на аэродинамически чистые обводы «Хейнкеля 112» объясняют тот факт, что с таким же двигателем и взлетным весом на 250 кг большим, чем у Bf.109, он развивал скорость 510 км/ч, а «Мессершмитт» со своим наружным подкосом стабилизатора только 470 км/ч.
После второго тура сравнительных испытаний в Тревемюнде осенью 1936 года победителем конкурса Люфтваффе объявляется истребитель Мессершмитта. Он запускается в серийное производство и становится основным истребителем ВВС Германии
Остальные участники конкурса чувствовали себя обманутыми и вскоре получили задание — строить Bf.109 по лицензии. Вилли Мессершмитт выиграл войну с конкурентами, но его настоящая война с английскими, русскими и американскими конструкторами истребителей только начиналась. И его исходные позиции в этой войне — характеристики его маленького Bf. 109 С — были довольно слабыми. В России уже два года успешно летали опытные истребители Поликарпова И-17 с лучшими характеристиками.
Модификации двигателя Jumo 210 следовали одна за другой, увеличивая его мощность. Последняя — с двухступенчатым турбонаддувом и непосредственным впрыском топлива — обеспечивала максимальную мощность 670 л.с. Этим мотором оснащались истребители серий Bf.109 В и Bf 109 С. Деревянные винты заменялись на металлические с изменяемым шагом. По мере поступления более мощных двигателей выпущенные самолеты опять возвращали на завод для доработки и замены двигателя. Эту невзрачную картину и зафиксировал товарищ Яковлев в 1936 году и обо всем доложил по начальству.
А товарищи Вилли Мессершмитта: ас Первой мировой войны генерал Эрнст Удет и летчик-любитель Рудольф Гесс — были в восторге от его маленького истребителя и считали его лучшим в мире. Они не лишали себя удовольствия полетать на новом скоростном самолете и не раз были близки к смерти. Уже потом станет правилом, что каждая новая модель истребителя Мессершмитта забирала жизнь летчика-испытателя.
Завод в Аугсбурге предельно расширяется и уже отбивается от заказов. Приобретается новый большой земельный участок в Регенсбурге для нового завода Мессершмитта.
На опытных истребителях наращивают мощность стволов вооружения. Сначала в развале цилиндров двигателя устанавливается третий пулемет, стреляющий через втулку винта. Затем — четыре пулемета (два над двигателем и два в крыльях) Девятый, опытный, в крыльях несет уже пушки.
А летом 1937 года команда немецких летчиков на Bf.109 приняла участие в Международных соревнованиях в Швейцарии, гонке «Вокруг Альп», и выиграла их.
Один из опытных истребителей был доработан для побития мирового рекорда скорости. На нем был установлен новый форсированный двигатель Daimler-Benz DB601, который на метаноле мог кратковременно развить двойную мощность. 11 ноября 1937 года Bf 109 V13 пролетел со скоростью 606 км/ч. Это был первый мировой рекорд Мессершмитта.
И все-таки через полтора года Хейнкель решил «хлопнуть дверью». В конце марта 1939 года специально подготовленный и облегченный истребитель Не 100 V8/R устанавливает абсолютный мировой рекорд скорости 742,3 км/ч. Но он продержался всего три недели. Мессершмитт на своем новом опытном Ме209 преподносит подарок ко дню рождения фюрера — официально фиксирует новый мировой рекорд — 755 км/ч. Потом он назовет этот рекордный самолет Me109R, показывая тем самым, что истребитель, стоящий на вооружении люфтваффе, самый быстрый в мире.