Вскоре после начала выпуска DB-600 фирма «Даймлер-Бенц» представила модификацию этого мотора, получившего обозначение DB-601. Именно этот двигатель и был установлен на рекордном Bf-109V-13.
DB-601 имел почти те же размеры, что и DB-600. Цилиндры и поршни остались без изменений, но карбюратор был заменен на систему непосредственного впрыска топлива. Степень сжатия увеличили с 6,5 до 6,9. Наддув усилили, а нагнетатель получил автоматическую систему регулирования подачи воздуха при помощи гидромуфты. Непосредственный впрыск топлива снижал его расход, позволял использовать бензин с меньшим октановым числом и позволял мотору долго работать при отрицательных перегрузках. Однако все эти новшества потребовали длительной доводки, а решение о снятии с производства DB-600 было уже принято. Как следствие, к концу 1938 г. DB-601 фактически еще не было в достаточном количестве, а производство DB-600 уже еле теплилось. Так что Bf-109 с Jumo-210 оставался в производстве на шесть месяцев дольше, чем планировалось.
Осенью 1937 г. была заказана небольшая установочная партия Bf-109D с DB-600. Подобно установочной партии В-серии все они получили прототипные номера, но послужили для доводки уже самолетов серии Е. Таким образом, первые два планера Bf-109D-0 под обозначениями Bf-109V-14 D-IRTT и V-15 W.Nr. 1773; D-IPHR, позднее СЕ+ВЕ, стали первыми прототипами новой модификации. Испытания самолетов планировалось начать в декабре 1937 г. и, по всей видимости, сроки удалось соблюсти.
Оба самолета были оснащены двигателями DB-601A-1 взлетной мощностью 1050 л. с. при 2480 об/мин, 1000 л. с. при 2400 об/мин и 810 л. с. при 2200 об/мин на высоте 3700 м. Обе машины были вооружены четырьмя пулеметами MG17 с электропневматической системой спуска, но архивные фотографии показывают, что у одного из них, по всей видимости у V-15, отсутствовали крыльевые пулеметы. Кроме того, Bf-109V-15 отличался от предыдущих модификаций полностью перепроектированным моторным отсеком. Адаптация мессера под новый двигатель привела к неко торым изменениям в конструкции крыла и фюзеляжа. В каждой консоли крыла установили новые радиаторы F-456C фирмы SKF, а в фюзеляже изменили схему прокладки трубопроводов топливной системы, что внешне отразилось в переносе горловины бензобака за кабину пилота. Заметным переделкам подверглось и шасси, особенно система фиксации основных стоек. Стойки усилили, оснастили новыми механизмами уборки и узлами крепления, что привело к увеличению их массы со 120 до 150 кг. 30 кг дополнительного веса были платой за повышение их надежности.
В ходе заводских и государственных испытаний, начатых в январе 1938 г., оба прототипа показали, что они отвечают всем возлагаемым на них надеждам. Но требовалась известная доводка, которая была закончена весной того же года.
К этому времени выпуск двигателей DB-601, помимо заводов «Даймлер-Бенц» в Генсхагене и Мариэнфельде, было решено развернуть на заводе компании «Хеншель» в Альтенбауне и на заводе «Буссинг».
Параллельно с началом крупносерийного производства двигателей DB-601 приступили к сборке самолетов Bf-109Е-0, а также к подготовке серийного выпуска «Эмилей». Но из-за срыва поставок DB-601 до конца 1938 г. люфтваффе так и не получило ни одного новейшего Bf-109E. Этот факт тщательно скрывался, поскольку отсутствие серийного 1000-сильного двигателя свидетельствовало об экономической слабости государства и позволяло сторонним наблюдателям делать далеко идущие выводы. Тем более что после аншлюса Австрии Германия обрела могущественного врага в лице Великобритании. В сложившейся ситуации признание трудностей с выпуском DB-601 было объявлением о своей слабости потенциальному противнику, что было смерти подобно! Поэтому вместо сокрытия инфор мации о своих проблемах Третий рейх приступил к хитроумному сливу дезинформации. Для этой цели нескольким серийным Bf-109D было уготовлено играть роль современнейших машин, по характеристикам превосходящих английские аналоги, в первую очередь «Спитфайр».
Как бы там ни было, но осенью 1938 г. проблемы с DB-601A удалось в целом разрешить, и в самом конце того же года были выпущены 10 предсерийных Bf-109E-0. В начале следующего года цех покинули и первые E-1. По всем существующим тогда международным стандартам они были грозными боевыми машинами. С парой MG17 над мотором (по 1000 патронов на ствол) и двумя крыльевыми пушками MG FF (60 снарядов на ствол) они обладали огневой мощью, равной 132 кг/мин. На 3749 м высоты скорость 570 км/ч была внушительной; скороподъемность 15,8 м/с и потолок в 10 973 м были рангом выше, чем у морально устаревших истребителей противника, которых он мог бы встретить в первые месяцы войны. Ударный вариант Bf-109E-1/B имел держатели для подвески четырех 50-кг или одной 250-кг бомб; стрелковый прицел «Карл Цейсс Реви» попутно использовался и как бомбардировочный (рекомендованная скорость пикирования со средних и больших высот для бомбового удара составляла 600 и 648 км/ч соответственно).