Po serii testów skrzydła zdemontowano a zamiast nich zainstalowano dwa dodatkowe silniki odrzutowe Teledyne (Continental) J69-T-9 o ciągu maksymalnym 4,1 kN. Tak zmodyfikowany śmigłowiec do swojego pierwszego lotu wzbił się 21 października 1963 roku. 17 stycznia 1964 roku maszyna ta w locie poziomym osiągnęła prędkość 338 km/h. 2 marca 1964 roku po raz pierwszy wzbiła się w powietrze wersja zarówno ze skrzydłami, jak i silnikami odrzutowymi. Dzięki obydwu tym modyfikacjom, śmigłowiec w locie poziomym osiągnął prędkość 344,6 km/h, a w płytkim locie nurkowym 350 km/h. W kwietniu 1964 roku maszynę poddano kolejnej modyfikacji polegającej na wymianie wirnika głównego, założono nowe, dwie łopaty ze zwężającymi się końcówkami na około 20% ich długości. Ta modyfikacja umożliwiła zwiększenie prędkości maksymalnej w locie poziomym do 357 km/h. 21 lipca tego samego roku oblatano wersję, w której dotychczasowe silniki odrzutowe zastąpiono nowymi jednostkami J69-T-29 o ciągu maksymalnym 7,56 kN. 15 października 1964 roku, maszyna w tej konfiguracji osiągnęła prędkość 380 km/h stając się pierwszym na świecie śmigłowcem, który pokonał w locie poziomym barierę 200 węzłów (370 km/h). Nie był to koniec bicia kolejnych rekordów. 6 kwietnia 1965 roku Bell 533 osiągnął prędkość 402 km/h, a w płytkim locie nurkowym 409 km/h.