Gdy okazało się, że nowy samolot Koolhoven F.K.58 będzie gotowy dopiero pod koniec 1938 roku, holenderskie siły powietrzne zamówiły 36 samolotów D.XXI. Produkcja samolotów zakończono w 1939 roku. W 1937 roku zbudowano również dwa samoloty tego typu z przeznaczeniem dla lotnictwa Danii, które były wyposażone w silnik Bristol Mercury VI-S o mocy 645 KM i uzbrojone w 2 karabiny maszynowe DISA kal. 8 mm. W tym samym czasie zbudowano także 7 samolotów dla lotnictwa Finlandii, które zostały uzbrojone w 4 karabiny maszynowe Vickers kal. 7,7 mm. Łącznie w Holandii zbudowano w latach 1936 - 1939 46 samolotów D.XXI.
W Danii, która zakupiła licencję na budowę 10 samolotów, w 1939 roku zbudowano jeszcze trzy samoloty tego typu, które nosiły oznaczenie Typ III J. Również w Finlandii w latach 1938 - 1944 produkowano samoloty D.XXI na licencji, gdzie zbudowano ich 90. Część samolotów wyprodukowanych w Finlandii została przystosowanych do działań rozpoznawczych.