Бристоль построила четыре прототипа «Бьюфайтера» (R 2052 – R2055) для проведения эксплуатационных испытаний, хотя летом 1940 года программу разработки несколько сократили в ожидании результатов Битвы за Британию. Вскоре к программе лётных испытаний подключили второй прототип, R 2053, тоже не имевший вооружения. Но «Бьюфайтер» номер три, R 2054, получил полагавшиеся ему четыре пушки, порты которых располагались под носовой частью фюзеляжа, бронирование, пуленепробиваемое стекло и кинофотопулемёт. Размешавшийся прямо перед пилотом, фотопулемёт создавал на большинстве «Бьюфайтеров» характерную выпуклость на носовом обтекателе.
Два первых прототипа «Бьюфайтера» передали для испытаний RAF в апреле 1940 года, а в июне Организация по испытаниям самолётов и вооружения (А&АЕЕ) в Боскомб Дауне получила R 504. Пилоты А&АЕЕ обнаружили, что полностью снаряженный «Бьюфайтер», вес которого значительно увеличился, мог развить только 497 км/ч на высоте 4570 м. В остальном отчёт о испытаниях давал положительные оценки самолёту, хотя он имел тенденцию раскачиваться при взлёте, что частично объяснялось сильно вынесенными вперёд моторами.
Одним их способов улучшить характеристики «Бьюфайтера» до начала массовых поставок двигателей «Геркулес» IV являлась установка на него альтернативного мотора, выпускаемого в достаточном количестве, каковым являлся Роллс-Ройс «Мерлин». Были сделаны соответствующие доработки машины, коснувшиеся прежде всего конструкции мотогондол, и новой модификации присвоили обозначение «Бьюфайтер» Mk.II. Моторы «Мерлин» XX должны были быть установлены на 450 из 1218 «Бьюфайтеров». заказанных к середине 1940 года, и три планера (R 2058, R 2061 u R 2062) были доработаны для использования их в качестве прототипов Mk.II.
В ходе совершенствования «Бьюфайтера» Бристоль провела ряд доработок планера. Они включали укороченные обтекатели мотогондол на верхней поверхности крыла, чтобы уменьшить сопротивление, новые створки шасси, полностью закрывавшие колеса, и демонтаж патрубков слива топлива для внешних крыльевых топливных баков. Эти патрубки заменили общим коллектором для слива топлива как из внешнего. Так и из внутреннего крыльевого бака, выходной патрубок которого располагался за мотогондолой. Кроме того, маслорадиатор перенесли из мотогондолы в обтекатель на передней кромке крыла, с внешней стороны от двигателя, как на «Бьюфорте».
Четыре 20-мм пушки Испано, расположенные в носовой части фюзеляжа, были стандартным вооружением на первых пятидесяти серийных «Бьюфайтерах», а последующие Mk.I получили дополнительно шесть 7,69-мм пулемётов Браунинг в крыле – два слева и четыре справа. Такой «набор» сделал «Бьюфайтер» самым тяжеловооруженным самолётом RAF, каковым он и оставался до конца войны. Не сумев в то время ничего сделать с невысокими лётными характеристиками «Бьюфайтера», виной чему была нехватка мощных моторов, Бристоль постаралась улучшить устойчивость машины, увеличив площадь киля и усилив жесткость проводки управления рулём высоты.
«Бьюфайтер» Mk.IF
Осенью 1940 года Люфтваффе стали всё больше и больше переходить с дневных бомбардировочных ударов на ночные. Перед англичанами встала новая приоритетная задача – отработка новых бортовых радиолокаторов – для чего требовался подходящий истребитель. Но у RAF таких типов самолётов было мало и в качестве ночного перехватчика решили временно использовать «Бленхейм». ВВС нужен был большой, желательно двухмоторный, самолёт, на котором нужно было бы разместить всю аппаратуру радара и его оператора. Кроме того, машина должна была иметь достаточно высокие лётные характеристики, чтобы перехватить нападающих (чего так не хватало «Бленхейму»). Поэтому «Бьюфайтер» оказался идеальным вариантом для RAF.
Для ночного истребителя выдающиеся лётные характеристики не требовались, и поэтому подразделение истребителей-перехватчиков (FIU, Fighter Interception Unit) в Форде приступила к работам по установке радара AI (Airborne Igterctpt) Mark IV на «Бьюфайтер» Mk.IF. Машина получила характерную антенну, прозванную «лук и стрелы», в носовой части и пару штыревых антенн приемника на обеих законцовках крыла. Индикатор радара был установлен в кабине наблюдателя, ставшего теперь оператором. При наведении на цель он давал пилоту команды по внутренней связи, задавая ему направление и дальность цели, а также её курс.
Став ночным истребителем, «Бьюфайтер» получил соответствующую черную матовую окраску, называвшуюся RDML, которая имела одну интересную особенность, о чём сначала не догадывались: черная краска поглощала не только свет, но и тепло.
Несколько членов экипажа убедились в этом, когда поднялись на борт «Бьюфайтера», который перед вылетом простоял несколько часов на солнце. Обшивка самолёта так нагрелась, что прикосновение к ней вызывало ожоги.
«Бьюфайтер» Mk.I R2059, приписанный к FIU, совершил первый вылет на перехват в ночь с 4 на 5 сентября 1940 года. А первый ночной вылет «Бьюфайтера» из строевой эскадрильи RAF состоялся 17/18 сентября, когда 27-я эскадрилья в Дигби подняла на перехват самолёт с бортовым номером R 2077. Ни одного вражеского самолёта тогда обнаружить не удалось, и лишь 25 октября «Бьюфайтер» из 219-й эскадрильи одержал первую подтвержденную ночную победу, которая, как и несколько последующих, были сделаны без использования радара. Первый раз радар AI помог сбить самолёт противника ночью 19 ноября. За последующие шесть месяцев оснащённые радаром «Бьюфайтеры» сбили ещё двенадцать вражеских машин.
Отдельные «Бьюфайтеры» в варианте ночного истребителя получили четыре эскадрильи, эти самолёты первоначально предназначались прежде всего для проверки эффективности радара AI. Помимо 29-й эскадрильи, машины также получили 25-я. 219-я и 604-я эскадрильи. Позднее, 8 сентября. первый «Бьюфайтер» Mk.IF поступил на вооружение 600-й эскадрильи – специализированного подразделения ночных истребителей.
Постройка сотого «Бьюфайтера» была закончена в Филтоне 7 декабря 1940 года, а двухсотую машину выпустили 10 мая 1941 года. К тому времени «теневой» завод Фэйри Авиэйшен в Стокпорте и предприятие Министерства авиационной промышленности в Уэстон-сюпер-Мэре уже наладили ритмичный выпуск самолётов модификации Mk.I.
«Бьюфайтер» Mk.IC
Между тем Бристоль и RAF подыскивали новые задачи для «Бьюфайтера». Ряд дневных полётов бомбардировщиков и истребителей на цели в оккупированной Европе начал новый этап войны с фашистской Германией. «Бьюфайтер» идеально плдходил на роль дальнего истребителя, способного наносить удары по вражеским базам и кораблям от берегов метрополии до Норвегии.
На «Бьюфайтере» Mk.I R 5152 испытали дополнительные топливные баки, размещавшиеся в крыле вместо пулемётов. Для облегчения навигации при продолжительных полётах над морем в задней кабине установили штурманский столик с соответствующими инструментами, а вместо кинофотопулемёта поместили антенну радиокомпаса. Была построена серия из восьмидесяти «Береговых» (Coastal) «Бьюфайтеров» Mk.I – на эти самолёты установили 189- литровые топливные баки от «Веллингтона», разместив их по временной схеме на полу кабины между отсеками пушек. Стандартные крыльевые топливные баки были готовы несколько позже.
Первые «Бьюфайтеры» Mk.IС (в литеру С в обозначении самолёты получили от Coastal Command – Берегового Командования) поступили на вооружение 252-й эскадрильи, которая достигла состояния боеготовности в конце марта 1941 года. Уничтожив 16 апреля Fw 200, «Бьюфайтеры» дебютировали на службе Берегового Командования, и в дальнейшем круг решаемых ими задач только расширялся, как и номенклатура используемого вооружения. Вторым подразделением «Бьюфайтеров» Берегового Командования стала в июне 1941 года 143-я эскадрилья.
Самолёты оказались настолько важными для Берегового Командования, что Бристоль стала дорабатывать планер, чтобы расширить возможности самолёта при атаке морских целей, оставив за ним литеру «С» в обозначении. Аналогично, литера «F» использовалась в обозначении всех «Бьюфайтеров», предназначенных для Истребительного Командования (Fighter Command).
После обострения ситуации на Средиземноморском ТВД, в мае 1941 года 252-я эскадрилья была переброшена со своими «Бьюфайгерами» на Мальту, а за ней последовали 272-я эскадрилья с Mk.IC и 46-я и 89-я эскадрильи ночных истребителей. На Мальте 252-я эскадрилья занималась сопровождением конвоев и оказывала поддержку войскам в ходе Сирийской кампании. Когда подразделение уже перебазировалось в Египет, его пилоты одержали 24 июля первую воздушную победу.
Бристоль продолжала искать пути увеличения устойчивости «Бьюфайтера», которая по-прежнему оставалась недостаточной. Один из Mk.I, R 2268, получил двухкилевое оперение с увеличенной хордой, а другая машина, R 2057, получила горизонтальное оперение, имевшее поперечное V в 12 градусов. Последнее решение было признано наиболее эффективным и принято в качестве стандарта для серийных «Бьюфайтеров».
«Бьюфайтер», доказавший свою пригодность в роли ночного истребителя и противолодочного самолёта, пробовали ещё и как разведчик, и как штурмовик, в последнем случае полагаясь на его мощное вооружение. В то время машина ещё не могла нести бомбы и неуправляемые ракеты, но батарея из тяжелых пушек на борту делала её грозным противником для наземных целей.
«Бьюфайтеры» Mk.I состояли на вооружении двадцати восьми эскадрилий RAF на различных ТВД и в общей сложности было построено 954 самолёта этой модификации.
«Бьюфайтер» Mk. II
Первый из трех «Бьюфайтеров» Mk.I, R 2058, предназначенный для установки рядных моторов Роллс-Ройс, впервые поднялся в воздух 14 июня 1940 года. Машина взлетела с аэродрома Роллс-Ройс в Хакнолле, на ней были установлены двигатели жидкостного охлаждения «Мерлин» X мощностью 1075 л.с. каждый. Вскоре поднялся в воздух второй опытный самолёт, R 2061, имевший такую же силовую установку. Длинные мотогондолы моторов жидкостного охлаждения не улучшили, как ожидалось, устойчивость «Бьюфайтера», и оба прототипа Mk.П снабдили хвостовым оперением увеличенных размеров.
Век третьего прототипа «Бьюфайтера» Mk.II оказался недолгим. 13 октября 1940 года Люфтваффе совершили налёт на Филтон, в ходе которого R 2062 был уничтожен.