Наличие практически готовой силовой установки очень облегчило задачу конструкторов, и в начале 1942 г. развернулись работы по оснащению двигателями серийных планеров Me 321В. При установке моторов потребовалось усилить конструкцию крыла, установить топливные баки, смонтировать моторамы, провести внутри носка крыла проводку управления двигателями, а обшивку за капотами покрыть жестью. Дело в том, что из выхлопных патрубков «Гном-Рона 14N» вырывались языки пламени, особенно при запуске, что могло повредить фанерную обшивку. Кроме того, в кабине лётчиков установили оборудование контроля и управления силовой установкой, а привод перестановки стабилизатора подсоединили к гидросистеме, работавшей от маршевых двигателей.
Четырехмоторная версия первоначально получила обозначение Me 321 С. а шести-моторная – Me 321D, но позднее обозначения изменили на Me 323С и Me 323D, соответственно. Первый вариант обладал очень малой тяговооруженностью, и для взлёта нагруженного аппарата все равно требовалась «Тройка». По-видимому, эта версия рассматривалась как промежуточная между планером и самолётом. При этом пытались сохранить максимально возможную грузоподъёмность, сократить переделки и сэкономить дефицитные двигатели.
Прототип четырехмоторного варианта Me 323V-1 первоначально летал с использованием «планерного» шасси, но, учитывая требование упростить наземную эксплуатацию, решили создать полноценное шасси, Его конструкция получилась весьма удачной. Вдоль каждого борта фюзеляжа разместили по пять колёс на рычажных подвесках. Передние два имели меньший диаметр, чем три основные. Все они закрывались большим дюралевым обтекателем. В целом шасси хорошо выдерживало нагрузки и обеспечивало проходимость по не самым лучшим аэродромам.
Главным отличием шестимоторного прототипа Me 323V-2 стала, конечно же, дополнительная пара двигателей. В крыле разместили 6 баков по 890 л бензина каждый (общий запас – 5340 л). Новшеством были и кабины для двух механиков, обслуживавших двигатели, которые разместили в носке каждого полукрыла между внутренними двигателями. Каждая кабина соединялась лазом с кабиной лётчиков и всеми двигателями своего полу крыла, что позволяло обслуживать их прямо в полёте. На земле через люк из неё можно было выйти на крыло, а в полёте – покинуть горящую машину, В распоряжении механика находились приборы контроля и управления мотоустановками своего полукрыла, а также противопожарное оборудование, В пилотской кабине Me 323V-2 установили улучшенное связное оборудование, а также ряд дополнительных пилотажно-навигационных приборов, в частности, радиополукомпас.
По сравнению с безмоторным предшественником самолёт заметно потяжелел, что привело к снижению полезной нагрузки. У Me 323V-2 она оказалась почти в 2 раза меньше, чем у планера, и составила 12000 кг Однако и это позволяло доставлять весьма широкую номенклатуру грузов, в т.ч. одну зенитную пушку, трактор, грузовик с грузом, 52 бочки топлива, а также 120-130 солдат либо 60 раненых на носилках.
Испытания обоих прототипов начались в марте-апреле 1942 г. Они продемонстрировали, что четырехмоторный вариант не может нормально летать, и от него быстро отказались. Me 323V-2 выглядел более перспективным, и, не дожидаясь окончания испытаний, RLM заказало предварительную серию из десяти машин под обозначением Me 323D-0. Шесть из них оставили в распоряжении фирмы для дальнейших испытаний и доработок, а четыре передали в транспортные эскадрильи для фронтовых испытаний. Их результаты признали удовлетворительными, и летом 1942 п начали серийное производство версии Me 323D-1, одновременно свернув строительство планеров. К существовавшей кооперации подключили французские предприятия (силовая установка) и завод «Шкода» в чешском г. Пльзене (рама шасси с обтекателем).
Оборонительное вооружение Me 323D-1 состояло из четырех 7г92-мм пулеметов MG 15, два из которых размещались в блистерах верхней части грузовых дверей, а еще два – сверху фюзеляжа. Количество иллюминаторов по бортам сократили, но возможность использовать пулемёты десанта сохранили. На этой машине отрабатывали установку тормозного гака, подобного применяемому на палубных самолётах, но это требовало дополнительного аэродромного оборудования, и идея не прижилась.
Силовая установка Me 323D-1 состояла из двигателей «Гном-Рон 14N» с капотами от самолёта Bloch 175, снабженных трехлопастными металлическими винтами «Ратиер» изменяемого шага. Была выпущена небольшая партия «Гигантов», имевших обозначение Me 323D-2, которые оснащались двухлопастными деревянными винтами «Хейне» постоянного шага и капотами от самолёта LeO 451- Эти капоты были сделаны по системе Мерсье. Регулировка охлаждения в них осуществлялась путем продольного перемещения средней части капота, в результате чего менялось проходное сечение для охлаждающего воздуха. На тихоходном «Гиганте» эта система показала себя плохо, и в полёте моторы перегревались. Кроме того, двухлопастный винт вызывал на некоторых режимах опасные вибрации конструкции, «Гигантов» версий D-1 и D-2 построили немного – всего 30 аппаратов.
Дальнейшим развитием стал Me 323D-6. На нем опять вернулись к капотам от BlGch 175 и трехлопастным винтам переменного шага «Ратиер» или «Шанваир». Существенно усилили оборонительное вооружение, Над кабиной бортрадиста установили дополнительный фонарь, в котором смонтировали два 13-мм пулемета MG 131, один из которых предназначался для стрельбы вперёд, а второй – назад. Кроме радиста, в этой небольшой кабине пришлось разместить стрелка. В блистерах грузовых дверей также установили MG 131. Как и все «Гиганты» вариантов Dr он имел оборудование для подвески стартовых ускорителей, но их почти не применяли из-за взрывоопасности, В целом, эта версия получилась довольно удачной и широко использовалась люфтваффе,
В начале 1943 г построили еще 2 прототипа: Me 323V-13 и Me 323V-14. Второй из них имел 4 рядных двигателя «Юмо 211F» мощностью по 1350 л.с., но из-за их дефицита предпочтение отдали шестимоторному Me 323V-13. Он оснащался все теми же «Гном-Ронами 14N», однако были доработаны капоты, радиаторы, а ёмкость баков увеличили до 10740 л. Усилили некоторые элементы конструкции планера, что увеличило его ресурс Убрали систему подвески ускорителей. Самолёт получил дополнительное оборудование для полетов над морем, в т.ч. спасательные средства на случай посадки на воду. Опять изменили оборонительное вооружение. Так как кабина бортрадиста была тесна для двух человек, то в ней оставили лишь пулемёт, стрелявший назад. Имевшие небольшие углы обстрела пулемёты в блистерах грузовых дверей сняли. Вместо них в самом носу этих дверей сделали большие плоские окна с шарнирами под MG 131, а для стрелков установили специальный настил. По бортам фюзеляжа за крылом
