Подобно опытным самолетам, первые серийные машины имели моторы "Геркулес" И, но позднее их сменили "Геркулес" XI с двухскоростным нагнетателем в новой мотоустановке, облегчившей демонтаж и обслуживание. Сконструировали два образца такой установки: один сделала "Шорт", а второй, более поздний и более удачный – "Бристоль". "Стирлинг" I с первоначальными мотоустановками стал именоваться серией 1 (Srs.l), с установками "Шорт" – серией 2 (Srs.2), а с установками "Бристоль" серией 3 (Srs.3). На самолетах "Стирлинг'Ч Srs.2 ввели также бортовые стрелковые точки вместо нижней турели, а на Srs.3 их, в свою очередь, заменили верхней башней Фрезер-Нэш FN.7 с двумя 7,7-мм пулеметами "Браунинг". Это была та самая турель, что выпускалась для самолета Блэкберн "Бота" и впоследствии была принята для бомбардировщика Авро "Манчестер" и некоторых серий летающих лодок Шорт "Сандерленд". В начале серийного производства с передних кромок крыла убрали пористые противообледенительные ленты, чтобы освободить место под устройства фирмы "Мартин-Бейкер" для перерезания тросов аэростатов заграждения. Ввели бронезащиту бензобаков в передней кромке крыла, которой раньше не было. Это немного снизило их емкость. Две посадочные фары, располагавшиеся в передней кромке левого крыла, переместили в выдвижное подкрыльевое устойство.
После первого боевого вылета на "Стирлингах", в ночь с 10 на 11 февраля 1941 г. 7-я эскадрилья начала летать все больше и больше. Используя маневренность "Стирлингов", она осуществила несколько дневных налетов, начиная с удара по Эмдену 27 апреля. Немецкие линейные крейсера "Шарн- горст" и "Гнейзенау", стоявшие в Бресте, тогда являлись излюбленной целью английской авиации, которую атаковали и днем, и ночью. 15-я эскадрилья перешла на "Стерлинги" в апреле 1941 г., а 23 июля присоединилась к 7-й в дневном налете на "Шарнгорст" в Ля Палис. Один из самолетов 7-й достиг прямого попадания 908-кг бомбы, но затем был сбит двумя напавшими на него истребителями Bf 109.
В течение 1941 г. выпуск самолетов постоянно нарастал, достигнув к концу года 20 штук в месяц. Эскадрильи 3-й группы планомерно переходили на "Стирлинг". К концу года достигла боевой готовности 149-я эскадрилья, а 218-я находилась в стадии перевооружения. В 1942 г. получили "Стирлинга" 75-я (новозеландская), 90-я и 214- я эскадрильи. За ними в 1943 г. последовали 196-я, 199-я, 622-я и 623-я. Все они постоянно или большую часть времени входили в 3-ю авиагруппу. Исключение составляла 7-я эскадрилья, которая в конце 1942 г. была единственной частью, вошедшей в состав соединения целеуказателей 8-й группы. После службы в качестве бомбардировочной части в составе 3-й группы, 196-ю эскадрилью в 1943 г. перевели на роль буксировщиков планеров в 38-й группе. 199-ю эскадрилью передали в 100ю группу для операций по радиопротиводействию. Для этих целей "Стирлин- ги" использовались до марта 1945 г.
"Стирлинг" III
Компоновочная схема самолета Шорт "Стирлинг" I
Самолеты 3-й группы способствовали развертыванию кампании стратегических бомбардировок индустриальных целей в Германии, начатую в марте 1942 г. Они участвовали в первом рейде " 1000 бомбардировщиков" на Кельн в ночь с 30 на 31 мая, а позднее в менее успешных налетах на Эссен и Бремен, а также в бомбежках Берлина, начиная с ночи с 17 на 18 апреля 1941 г.
Несмотря на малый потолок, "Стир- линги" летали через Альпы. Временами приходилось лететь по приборам в густой облачности. Самолеты бомбили итальянские заводы в Турине и Милане. Еще одной важной областью деятельности "Стирлингов" в то время являлась постановка мин. Однако с июля 1941 г. дневные рейды в сопровождении истребителей прекратили в связи с возросшим противодействием "люфтваффе". 149-ю и 199-ю эскадрильи привлекли к доставке грузов партизанам в оккупированной Франции. Они сбрасывали оружие и снаряжение, пока не были перевеведены в 100-ю группу, обеспечивавшую массированные налеты. В качестве самолетов радиопротиводействия "Стирлинги" несли установки "Мэндрил" против немецких радиолокаторов раннего оповещения "Фрейя". В 8-й авиагруппе 7-я эскадрилья использовала на некоторых машинах PJIC H2S, установленные в начале 1943 г.