Работы над проектом морского разведчика начались в конце 1934 г., когда молодой коллектив конструкторов авиационного отделения судоверфи «Блом и Фосс» под руководством Рихарда Фогта получил от Министерства авиации задание на разработку универсальной летающей лодки. Заказчику предложили три варианта самолета. Главной особенностью всех проектов являлось выполнение основного крыльевого лонжерона в виде силовой трубы, в которой размещались топливные баки (впоследствии это решение применили и на летающей лодке BV 222 «Викинг»). Первым шел «Проект 8». Это была летающая лодка двухбалоч-ной конструкции с крылом типа «чайка» размахом 25 м и двумя двигателями BMWXV по 600 л. с. Самолет на листах ватмана с печатью «Проект 12» выглядел классической летающей лодкой схемы парасоль с тремя дизелями Jumo 250 по 600 л. с. с размахом крыльев 27 м. С применением двухбалочной схемы задумывался гакже «Проект 13», имевший примерно те же размеры, что и «Проект 12», но оснащенный четырьмя Jumo 205.
Несмотря на необычность двухбалоч-ной схемы, технический комитет Министерства авиации отдал предпочтение «Проекту 8», высказав пожелание несколько увеличить размеры машины и установить более мощные двигатели. В качестве новой силовой установки было предложено применить дизель Jumo 206D мощностью 1200 л. с, проходящий в то время испытания, или же мотор жидкостного охлаждения Даймлер-Бенц DB-600 мощностью 1000 л. с.
Весной 1935 г. приступили к постройке трех прототипов летающей лодки, получившей обозначение На138. Первая машина была почти готова осенью 1936 г., но к этому времени стало ясно, что дизель Jumo 206D не удался и в серию не пойдет. Обещанные взамен него DB-бООуже успели отдать под другие авиационные программы, которым придавали более важное значение. Из всех свободных двигателей оставался только 600-сильный дизель Jumo 205, и Рихард Фогт принимает решение оснастить летающую лодку уже тремя моторами. Для ускорения начала летных испытаний решили установить третий двигатель без выполнения особых переделок первого самолета, разместив его на пилоне с подкосами в развале крыла типа «чайка».
BV138 С-1 в Арктике. Снимок сделан с немецкой подводной лодки (зима, 1944 г.)
Первые рулежки и взлеты На 138 VI на Эльбе в июне 1937 г. сразу же выявили «детские болезни» летающей лодки. Главными проблемами оказались рыскание и подпрыгивание самолета на воде при разбеге, который оказался довольно длительным даже с неполной загрузкой. А после взлета добавлялись заботы о путевой устойчивости.
На втором самолете На 138 V2 крыло уже было прямым, с установленным посередине третьим двигателем, приподнятым немного выше по сравнению с крайними моторами, чтобы винт не задевал фюзеляж. Для лучшей путевой устойчивости центральную мотогондолу удлинили и поставили кили большей площади. Турель перед остеклением кабины сняли (на На 138 V1 она была), чтобы не ограничивать обзор летчикам во время испытаний. В ноябре 1937 г. На 138 V2 перелетает в испытательный центр в Травемюнде на Балтике для всесторонней оценки. Летную программу завершили весной 1938 г., однако выводы специальной комиссии были неутешительными. Указывалось на плохие, с точки зрения аэро- и гидродинамики, обводы фюзеляжа и на слабую конструкцию хвостовых балок, из-за чего при посадках в сильную волну с большим весом появлялись трещины силовых элементов. Высказывались претензии и к тесному размещению экипажа, затрудняющему выполнение длительных полетов. Однако сама двухбалочная схема была признана вполне удачной, и конструкторы «Блом и Фосс» начали работу над новой модификацией BV 138 А (так стали называться самолеты фирмы с начала 1938 г.), приостановив постройку На 138 V3.
Основные изменения коснулись фюзеляжа. Его удлинили на 3 м, изменили обводы и сместили ступеньку редана вперед. Хвостовые балки усилили и сделали в сечении четырехугольными с плавно скругленными углами (на На 138 V1 и V2 они были круглыми). Доработали также крыло и рулевые поверхности. Появились закрылки, отклоняющиеся на 15' на взлете и на 60'при посадке. Дизели Jumo 205 С-4 вращали трехлопастные винты. Для обслуживания двигателей на воде использовались откидные ступеньки на мотогондолах. В разделенном водонепроницаемыми переборками фюзеляже размещались пять членов экипажа. Кресло командира находилось в кабине слева, а справа сидел второй летчик-штурман. За кабиной, под центральным двигателем, располагались места борт-инженера и радиста, туалет, камбуз, лежаки для отдыхай различное оборудование. Запаса продуктов на самолете хватало на неделю, что обеспечивало возможность длительного боевого дежурства. Для облегчения пилотирования ставился автопилот. Защитное вооружение состояло из передней турели LB 204 с 20-мм пушкой MG204 (со своим стрелком) перед остеклением кабины и задней открытой турели с 7,9-мм пулеметом MG 15. Еще из одного MG 15 можно было стрелять назад из огневой точки в конце мотогондолы центрального двигателя. Такое расположение пулеметов почти полностью устраняло «мертвые зоны» в задней полусфере, позволяя летающей лодке успешно бороться с истребителями. Для атак по подлодкам и кораблям под правым крылом разместили три бомбодержателя для 50-кг бомб.