W 1939 roku opracowano zmodyfikowaną wersję samolotu, oznaczoną Ca.135M, różniącą się od pierwowzoru zastosowaniem silników gwiazdowych Piaggio P.XI RC.40 oraz zmienionym oszkleniem kadłuba i inną konfiguracją dolnego stanowiska strzeleckiego. Kolejną, najliczniej produkowaną wersją był Ca.135bis, powstała na bazie Tipo Spagna, również z silnikami Piaggio P.XI.
W związku z nie najlepszymi osiągami samolotu, wytwórnia opracowała również krótką serię oznaczoną Ca.135bis/Alfa z silnikami gwiazdowymi Alfa Romeo 135 RC.32 o mocy 1400 KM. Powstały także prototypy wodnosamolotu torpedowego na pływakach oraz samolotu wyposażonego w niemieckie silniki rzędowe DB 601, cywilnego samolotu pasażerskiego i samolotu desantowego dostosowanego do transportu 12 skoczków spadochronowych.
Jeden egzemplarz samolotu został przystosowany w 1937 r. do lotów dalekodystansowych, poprzez zamontowanie dodatkowych zbiorników paliwa. Brazylijski pilot sportowy João Ribeiro de Barros podjął na tym samolocie próbę transatlantyckiego przelotu z Rzymu do Brazylii, rozbijając jednak maszynę podczas przelotu nad Afryką Północną.