Хотя самолет был назван в честь аэродрома и завода, где с 1920 г. базировалась "Армстронг-Уитворт эйркрафт компани лимитед", "Уитли" фактически был собран на новом заводе фирмы в Бэгинтоне, примерно в двух милях от старого, где сейчас располагается новый аэропорт Ковентри. Там 17 марта 1936 г. А.Кэмпбелл-Оурд поднял в воздух первый прототип новой машины. Через три месяца, 27 июня, этот самолет (К4586) впервые был представлен публике на параде королевских ВВС в Хендоне.
Первые полеты показали, что хотя характеристики "Уитли" и значительно выше, чем у самолета, который он должен был заменить, но тем не менее совершенно не удовлетворительны для самолета, которому предстояло попасть на вооружение в конце 30-х годов. На испытаниях в ААЕЕ в Мартлшем-Хис опытный самолет достиг максимальной скорости 309 км/ч на высоте 2134 м на полном газу моторов "Тайгер" IX. На других высотах были зарегистрированы следующие скорости: на 915 м – 290 км/ч, на 5029 м – 295 км/ч. При весе 9577 кг (примерно на 454 кг меньше максимального) самолет затрачивал на подъем на 3050 м 15 минут, а рабочий потолок составлял всего 5852 м. При крейсерской скорости 257 км/ч на 66% полной мощности двигателей "Уитли" мог нести полную бомбовую нагрузку на расстояние в 2414 км. С баками в бомбоотсеках дальность возрастала до 3060 км, но снижалась бомбовая нагрузка и увеличивалась длина разбега. При этом крейсерская скорость составляла всего 217 км/ч, а весь полет продолжался бы 14 часов.
Благодаря решению поставить крыло с большим углом установки "Уитли" легко садился. Эта особенность сделала его популярным у экипажей, которым в свое время приходилось проделывать это ночью. Скорость касания была около 100 км/ч, а для посадки нужно было всего 389 м; фактический пробег был 192 м при использовании Тормозов. Взлет требовал менее 274 м и происходил на скорости около 113 км/ч при нормальном весе в 9834 кг.
Второй прототип, К4587, в большинстве отношений был подобен первому, хотя он строился по техническому заданию В.21/35, описывавшему уже серийный вариант бомбардировщика. Первым на нем взлетел 24 февраля 1937 г. Ч.Тарнер-Хьюз, с прошлого года сменивший Кэмпбелл-Оурда на посту шеф- пилота фирмы. На самолете стояли моторы "Тайгер" XI в 935 л. е., которые должны были довести максимальную скорость до требуемых заданием 330 км/ ч.
Поставка серийных "Уитли" началась всего через несколько дней после первого полета второго прототипа, в марте 1937 г. Это произошло спустя три года после заказа двух опытных машин и чуть менее двух лет спустя после решения о серийном производстве. Ни "Хэмпден", ни "Веллингтон", работа над которыми была начата за два года до "Уитли", не могли поступить в эскадрильи еще 18 месяцев, так что нарушение традиций, произошедшее при запуске "Уитли" в серию, оказалось оправданным. На этом этапе имелись заказы на 320 "Уитли", и думали, что больше не потребуется, потому что уже разрабатывались усовершенствованные типы машин по заданию Р. 13/36, поступление которых ожидалось в начале 1939 г. Когда выдавались заказы на "Уитли", полагали, что все 320 будут получены к 31 марта 1939 г., но обзор положения в начале 1937 г. показал, что "Армстронг-Уитворт" серьезно отстает от планов. Пересмотренная оценка показывала, что на эту дату фирма могла выдать всего 200 самолетов, поэтому 30 апреля 1937 г. контракт изменили, исключив из него 120 машин.
Несколько первых серийных "Уитли" I, сошедших со сборочной линии, не имели поперечного V крыла, но вскоре концы консолей приподняли на 4°. Задним числом это было сделано и на всех более ранних машинах, кроме первого прототипа. Из-за нехватки турелей в первые месяцы многие "Уитли" I летали с металлическими обтекателями вместо них. Впоследствии они монтировались "Эйруорк лимитед" в Хестоне. Турели Армстронг-Уитворт AW13 (носовая) и AW12 (хвостовая) с одиночными пулеметами "Льюис" и 22 магазинами для них сохранялись только на 12 первых "Уитли" I. После этого перешли на носовую турель "ФрэзерНэш" с гидроприводом и хвостовую типа AWI5 или AW38 с пулеметом "Виккерс" с газовой автоматикой. "Уитли 1" имел нормальную бомбовую нагрузку в 681 кг, но позднее стал допустим максимум в 1916 кг, включавший четыре бомбы по 227 кг в фюзеляже, шесть по 113,5 кг во внутренних и шесть по 55 кг во внешних частях крыла. Нагрузка уменьшалась до 1462 кг, если в бомбоотсеке вместо двух бомб подвешивались два бензобака по 300 л. При нормальном весе 9932 кг "Уитли" I имел максимальную скорость в 296 км/ч на высоте 4575 м, а крейсерскую 245 км/ч. Дальность с 681 кг бомб была 2204 км, но при перегрузочном весе 11404 кг бомбовая нагрузка в 1462 кг могла быть доставлена на 2961 км или 1916 кг на 2414 км при крейсерской скорости 245 км/ч или 217 км/ч соответственно. Однако, на высоту 4575 м самолет при таком весе "со скрипом" поднимался за 43,5 мин., а рабочий потолок был всего 4877 м.
После сборки 34 "Уитли" I "Армстронг-Уитворт" переключилась на производство "Уитли" II, отличавшегося в основном моторами "Тайгер" VIII вместо "Тайгер" XI. Новый мотор, впервые в английских ВВС, имел двухскоростной нагнетатель и развивал 845 л. с. на взлете и 780 л. с. на высоте 4343 м. На "Уитли" II также была предусмотрена выдвижная подфюзеляжная турель Фрэзер-Нэш FN 17 с парой 7,7- мм пулеметов "Браунинг" с боезапасом по 1000 патронов на ствол, однако, на деле ее ставили не всегда. Стандартная бомбовая нагрузка "Уитли" II составляла 1590 кг и состояла из четырех бомб по 227 кг в бомбоотскеке и шести по
116 кг в крыле. "Уитли" II имел перегрузочный вес в 12031 кг, а его летные характеристики мало отличались от "Уитли" I: скорость и потолок немного увеличились, а дальность упала. Было выпущего 46 самолетов типа "Уитли" II, завершив первый заказ на 80 самолетов к августу 1938 г.
Затем перешли на "Уитли" III, которых к марту 1939 г. было изготовлено 80 штук. Этот вариант отличался от "Уитли" II только возможностью несения в бомбоотсеке двух бомб по 908 кг плюс шесть по 114 кг в крыле; итого – 2497 кг. Пустой и максимальный взлетный веса не изменились, и данные "Уитли" III (тоже с моторами "Тайгер" VIII) соответствовали "Уитли" II. "Уитли" III соответствовал требованиям задания В.20/35, а в качестве прототипа послужил переделанный "Уитли" I.
Тесная связь между компаниями "Армстронг-Уитворт" и "Армстронг-Сиддли моторе лимитед" привела к тому, что моторы последней стояли на всех самолетах с маркой AW с 1923 г. и до выпуска "Уитли". Однако, отсутствие подходящего двигателя "Армстронг-Сиддли" в классе 1000 л. с. привело к разрыву этих отношений. Конструкторы "Армстронг-Уитворт" в 1936 г. спроектировали вариант "Уитли с моторами Бристоль "Пегасус" 20, но по некоторым соображениям эта уже завершенная работа не была воплощена в металле. Большую выгоду обещала попытка внедрить "Мерлин", и в конце 1937 г. "Уитли" I с номером К7208 перегнали в исследовательский центр "Роллс- Ройс" в Хакнелле. Там он совершил успешный полет с моторами "Мерлин" II, установленными 11 февраля 1938 г. В ААЕЕ в апреле-мае 1938 г. этот самолет (с обтекателями вместо турелей) показал скорость 385 км/ч на высоте 4877 м при весе 9080 кг. Хотя были подвергнуты критике плохой обогрев кабины и высокий уровень шума, было ясно, что "Мерлин" дал большой выигрыш. Впоследствии еще два "Уитли" I (К7209 и К7211) были оснащены "Мерлинами" для испытаний.
