Le développement du He 177 a commencé en 1936 dans le cadre des spécifications du Bomber A émises par le ministère allemand de l'Air (RLM). Le cahier des charges prévoyait un bombardier à long rayon d'action et à grande vitesse d'une charge utile de 1 000 kg. Malgré le cahier des charges très exigeant, Heinkel commença à travailler sur une maquette qui fut soumise à révision à la fin de 1937, avec une commande de 12 aéronefs expérimentaux peu de temps après, au début de 1939. Cependant, le He 177 souffrait d'une longue liste de problèmes, dont certains n'ont même pas été corrigés avant la fin du développement. Par exemple, une des exigences (qui fut bientôt rejetée, car impossible à mettre en œuvre) du ministère de l'Air était la capacité de bombarder en piqué, c'est pourquoi les ingénieurs ont dû trouver différentes solutions pour fournir les caractéristiques techniques de vol requises. Afin de réduire la traînée aérodynamique et d'assurer la distance de vol, deux moteurs DB 601 ont été installés deux par deux sur un support, entrainant un arbre commun qui faisait tourner une hélice à quatre pales. Grâce à cela, il a été possible de créer l'avion en utilisant un système bimoteur. Mais pour cette raison, le véhicule a souffert de graves problèmes de surchauffe moteur et a régulièrement connu des pannes de moteur en vol et des incendies. Dans le processus de finition de l'avion, le poids a été augmenté de manière significative, il devenait nécessaire d'installer un train d'atterrissage qui ne pouvait pas être caché dans les nacelles des moteurs. Pour pallier à ce problème d'aérodynamique, chaque train fut divisé en deux, chacun avec une seule roue qui pouvait être rétractée dans l'aile sur les côtés opposés de chaque nacelle des moteurs.

En 1944, le développement du He 177 était considéré comme terminé, mais à ce moment-là, la fortune de la guerre avait déjà tourné pour l'Allemagne et la nécessité d'un bombardier stratégique moderne s'était évaporée. Néanmoins, plus de 1000 He 177 ont été produits sous plusieurs versions, avec la plupart des aéronefs engagés sur le front de l'Est. Cependant, en dépit d'un grand nombre de vols, l'avion n'a finalement pas réussi à faire la différence dans l'issue de la guerre car l'innovation de sa conception est arrivée trop tard, bien que certains des véhicules construits aient également été utilisés après la fin de la guerre.