Prototyp podczas dalszych prób uległ katastrofie 19 kwietnia 1937 roku na skutek awarii sterów, w której zginął technik pokładowy. Już jednak w sierpniu 1936 roku lotnictwo zamówiło pierwszą serię 180 sztuk ulepszonych samolotów, a wkrótce potem dalsze serie. Konstrukcję samolotu znacznie zmodyfikowano w stosunku do prototypu, według nowej specyfikacji B.29/36 na średni bombowiec nocny. Efektem była całkowita zmiana sylwetki samolotu, w którym zastosowano bardziej pękaty kadłub i wydłużony nos ze stanowiskiem bombardiera oraz przednią, tylną i dolną chowaną wieżyczkę konstrukcji Vickersa z karabinami maszynowymi, bez wieżyczki grzbietowej. Zmieniono też formę oszklenia kokpitu i dodano okna na burtach. Załogę zwiększono o jedną osobę, do pięciu. Dla polepszenia własności lotnych, po katastrofie prototypu, usterzenie ujednolicono z nowo projektowanym ciężkim bombowcem Vickers Warwick. Zastosowano mocniejsze silniki Pegasus XVIII i śmigła o regulowanym skoku. Pierwszy prototyp wersji seryjnej Wellington Mk I (L4212) został oblatany również przez Mutta Summersa 23 grudnia 1937 roku.