В феврале 1940 г. в воздух поднялся Ju-86P-Vl «D-AUHB», а в следующем месяце – Ju-86P-V2. Уже в ходе первых же испытательных полетов была достигнута высота 10 000 м. Однако при этом выяснилось, что подняться еще выше можно лишь путем увеличения площади крыла. Поэтому на Ju-86P-V3 установили новые плоскости размахом 25,6 м, и он достиг высоты 12 100 м.
Во время испытаний прототипов был разработан типовой план боевого вылета. Самолет набирал высоту 11 000 м в течение 45 минут после взлета, пролетая за это время около 265 км. Длительность полета на этой высоте могла составлять два с половиной часа. На подходе к цели, приблизительно за 200 км, начинался постепенный подъем на 12 000 м. В 100 км двигатели заглушались, и разведчик совершенно бесшумно проходил над целью. После этого пилот снова выводил двигатели на рабочий режим и набирал прежние 11 000 м. Общая продолжительность вылета при запасе топлива в 1000 л составляла четыре часа.
Результаты полетов трех прототипов Ju-86P полностью удовлетворили техническое управление рейхсминистерства авиации. Поэтому еще до завершения всей программы испытаний оно выдало фирме «Юнкере» заказ на переоборудование сорока Ju-86D. Одновременно один из прототипов летом 1940 г. был передан в группу Ровеля для войсковых испытаний. Он выполнил несколько разведывательных полетов над Англией на высотах 12 500– 14 020 м, и при этом англичане даже не обнаружили его.
Переделка самолетов велась в двух вариантах: Ju-86P-1 мог нести небольшую бомбовую нагрузку и использоваться как высотный бомбардировщик, a Ju-86P-2 имел три автоматические фотокамеры Rb 50/30 и был разведчиком. Соответственно их максимальный взлетный вес составлял 10 400 кг и 9500 кг.
Первые восемь машин были готовы к началу декабря 1940 г. Несколько Ju-86P-1 и Р-2 были направлены во 2-ю и 4-ю эскадрильи Aufkl.Gr.Ob.d.L. Взлетая с аэродромов в Северной Германии и Франции, они выполняли разведывательные полеты над Британскими островами, а затем в начале 1941 г. с аэродромов Будапешта и Кракова вели разведку территории Советского Союза.
Характеристики нового высотного самолета, получившего обозначение Ju-86R, вполне устраивали рейхсминистерство авиации. Однако, не желая сильно отвлекать производственные мощности фирмы «Юнкере» от выпуска основной продукции – самолетов Ju-88, оно дало согласие на переделку лишь небольшого числа самолетов. Работы начались в ноябре 1941 г., при этом Ju-86P-1 переоборудовались в Ju-86R-2, a Ju-86P-2 – в Ju-86R-1. Несколько самолетов были переданы в так называемую опытную станцию высотных полетов (VfH), которая размещалась на аэродроме Ораниенбург, и в ходе испытаний Ju-86R-1 достиг высоты 14 400 м.
Разведчики Ju-86P активно использовались и для разведки территории Советского Союза. Еще в начале 1941 г. 4-я эскадрилья Aufkl.Gr.Ob.d.L., в составе которой имелись пять высотных «Юнкерсов», выполняла такие полеты, взлетая с аэродромов Бухареста и Кракова. Советская противовоздушная оборона ничего не могла поделать с ними, так как не имела перехватчиков, способных подниматься на высоту их полета. Оставалось лишь бессильно наблюдать за безмятежно плывущими высоко в небе разведчиками и надеяться на некое благоприятное стечение обстоятельств. И вот 15 апреля судьба все же сделала подарок…
В тот день с аэродрома Кракова взлетел Ju-86R, имевший гражданский бортовой код D-APEW. Его экипаж – пилот унтер-офицер Шнец и штурман унтер-офицер Вальтер – имел задание провести аэрофотосъемку объектов в районе украинского города Житомир. Все шло как обычно. Набрав высоту, разведчик пересек советскую границу и спокойно направился на восток, к своей цели. Однако затем правый двигатель «Юнкерса» неожиданно отказал. Самолет больше не мог держаться на большой высоте, и Шнец был вынужден снизиться. Надо было срочно возвращаться обратно.
Тем временем в воздух по тревоге поднялись советские истребители, которые перехватили немецкий разведчик в районе Ровно. Теперь он летел на доступной для них высоте, и они атаковали его. Советские пилоты вывели из строя левый – единственный рабочий – двигатель «Юнкерса». Шнец совершил вынужденную посадку на брюхо, и оба летчика выбрались из самолета. На случай подобных ситуаций на каждом Ju-86P имелись заряды взрывчатки для уничтожения секретного оборудования гермокабины и фотокамер, и, перед тем как покинуть кабину, Вальтер включил их часовые механизмы. Вскоре появились сотрудники НКВД, которые арестовали немцев и сразу же увезли с места посадки. Поэтому затем ни Шнец, ни Вальтер не могли четко утверждать, произошло ли самоуничтожение самолета.