Eksploatacja He 177A-0 w większości trafiły do jednostki w Ludwigslust. Prototypy V6 i V7 skierowano w sierpniu 1941 r. na testy do Kampfgeschwader 40. Jednakże uznano, że problemy z silnikami dyskwalifikują je jako maszyny zdolne do lotów bojowych. Z wyprodukowanych 35. egzemplarzy A-0 w wypadkach utracono 25. W lipcu 1942 r. samoloty He 177A-1 trafiły do Gruppe Fernkampfgeschwader 50, w listopadzie tej jednostce przydzielono He 177A-3. W okresie bitwy stalingradzkiej samoloty zostały dostosowane do wykonywania zadań transportowych. Wobec niedostosowania He 177 do tych zadań zostały przesunięte do zadań bombowych, w trakcie ich wykonywania poniosły straty wynikające z wad technicznych silników. Jednostka została wycofana z frontu wschodniego i skierowana na przeszkolenie w użyciu pocisków Hs 293. Po uzyskaniu gotowości bojowej jednostka, już jako II./KG 40, 21 listopadzie wzięła udział w ataku na aliancki konwój. W niesprzyjających warunkach atmosferycznych udało się Luftwaffe zatopić jeden statek transportowy a drugi uszkodzić. W trakcie akcji utracono trzy maszyny, cztery inne odniosły uszkodzenia.