Первой боевой частью, сформированной 1 февраля 1941 г. на базе Не 177, стала специальная «испытательная эскадрилья 177». Всего она получила только 8 машин, которые летали довольно редко, так как большее время находились в постоянной доработке и доводке агрегатов. Эскадрилья просуществовала почти полтора года, а ее персонал позже использовался для формирования строевых частей, вооруженных Не 177.
Первоначально для подготовки экипажей использовали обычные бомбардировщики, хотя командование считало это слишком затратным, требуя разработки специальной учебной версии с упрощенным оборудованием и меньшим составом вооружения. Процесс поступления в летные школы учебных машин оказался крайне медленным - к подготовке пилотов в летной школе в Магдебурге смогли приступить только в конце 1943 г. Также подготовку экипажей Не 177 вели в Бурже (Франция) и в Брандисе. Использование ограниченного числа летных школ должно было помочь обучению в условиях продолжавшихся технических проблем с самолетом. Главным было убедить летчиков не пытаться сразу парировать разворачивающий момент при отказе двигателя, так как резкое перекладывание рулей приводило к выходу на предельные перегрузки.
Подготовка экипажей Не 177 в летных школах шла до июля 1944 г., когда ее пришлось прекратить из-за отсутствия топлива. Последней учебной частью с Не 177 была «резервная эскадра 177», которую в ноябре 1944 г. перепрофилировали на подготовку пилотов Me 262.
Несмотря на относительно большое число выпущенных немецкой промышленностью бомбардировщиков Не 177, они поступали на вооружение только трех бомбардировочных эскадр - KG 1, KG 40 и KG 100.
В конце 1942 г. на базе 10-й эскадрильи KG 40 было сформировано новое подразделение I/FKG 50 (1-я группа 50-й дальнебомбардировочной эскадры). Эта группа предназначалась специально для использования Не 177 на Восточном фронте. Боевая готовность группы ожидалась на ноябрь 1942 г., но к этому сроку из 33 машин летными была едва ли треть, что сдерживало программу обучения летного состава. К тому времени, когда успели подготовить только девять экипажей, в январе 1943 г., последовал приказ перебазировать I/FKG 50 в Запорожье в состав 4-го воздушного флота.
Тяжелейшая ситуация с 6-й армией в Сталинграде на исходе года заставила люфтваффе собрать для ее снабжения все пригодные самолеты. Перебазирование группы прошло с большим трудом. Личный состав и технические службы перебрасывались железнодорожным транспортом, в результате чего при перегрузках в тяжелых погодных условиях суровой зимы была утеряна и повреждена часть оборудования и запчастей. Перегонка самолетов также не обошлось без инцидентов - отказ моторов привел к двум катастрофам. До Запорожья добрались 26 машин, но отказ по прибытии девяти моторов сократил число летных машин до 17.
Не 177 из I/KG 50 были нацелены на решение транспортных задач. В первом же транспортном полете погиб командир группы майор Шеде - предположительно из-за отказа одного из двигателей. До Сталинграда добрался только один самолет. В следующем вылете последовала еще одна катастрофа из-за отказа мотора, правда, экипаж успел спастись с парашютами. До цели добрались только две машины. В третьем вылете до Сталинграда вообще не добрался ни один Не 177.
Не 177А-1 и ранние Не 177А-3 в летной школе FFS(C)16 в Магдебурге
