Первый экземпляр Ju 290А-7 получили путем переделки Ju 290А-7 WNr. 110165, получившего новый заводской номер WNr. 110196. Люфтваффе заказали 25 таких серийных самолетов, но реально построили только 12 (WNr. 110181, 110185-110195). Несмотря на наличие бомбодержателей, Ju 290А-7 ни разу в качестве ударных не применялись, используясь только как разведчики. Один из них (WNr. 110192) в феврале 1945 г. переоборудовали в личный самолет Гитлера, но сам фюрер ни разу воспользоваться им не успел. Эта машина была уничтожена на аэродроме Мюнхен-Рием во время бомбардировки союзников 24 марта 1945 г.

Ju 290А-3 на заводе «Летов»

Ju 290А-5

Вариант Ju 290А-9 представлял собой самолет с ещё более увеличенной дальностью: благодаря установке двух 2500-литровых топливных баков в фюзеляже её удалось довести до 8300 км. Состав вооружения сократили, оставив лишь три пушки MG 151/20: в передней верхней башне, носовой части подфюзеляжной гондолы и хвостовой фюзеляжной установке. Построили два таких самолета (WNr. 110182 и 110183), а ещё один — переоборудовали из Ju 290А-7 (WNr. 110185). Предполагалось использовать такие машины для рейсов в Японию, но в конце концов от этих планов отказались. Идею полета в Страну восходящего солнца реанимировали в конце 1944 г., когда в Травемюнде начали переделку для этой цели одного из Ju 290А-3 (WNr. 110163). Самолет должен был доставить в Японию нового немецкого военно-воздушного атташе генерала Ульриха Кесслера (Ulrich Kessler). В конечном итоге, генерал отправился к новому месту службы на подводной лодке, а так и не завершивший переоборудование самолет был взорван 3 мая 1945 г. чтобы не достался противнику.

Последним вариантом Ju 290А стал Ju 290А-8 — развитие «семерки» с усиленным оборонительным вооружением. Наверху фюзеляжа установили ещё две пушечные башни, доведя их общее количество до четырех(!). Таким образом, оборонительное вооружение самолета состояло из девяти пушек MG 151/20 и одного пулемета MG 131. Было заказано 11 машин Ju 290А-8, но начали постройку лишь двух (WNr. 110184 и 110212), однако и те до окончания войны так и не достроили.

Самолет Ju 290А зарекомендовал себя вполне удачным дальним морским разведчиком — что и обусловило желание создать ещё более «продвинутый» вариант Ju 290В, оборудованный новыми моторами BMW 801Е с мощностью, увеличенной до 2000 л.с. Модификация Ju 290В-1 задумывалась как дальний высотный разведчик с герметичной кабиной экипажа. Стрелковое вооружение должно было состоять из двух счетверенных установок 13,2-мм пулеметов MG 131 в носовой и хвостовой башнях HL 131V, а также трех спаренных 20-мм пушек MG 151/20 в башнях с дистанционным управлением — двух верхних HD 151Z и нижней FDL-C 151Z (находящейся на примерно '/л длины фюзеляжа от носа самолета). Ещё более мощное оборонительное вооружение должен был получить морской патрульный самолет Ju 290В-2: на нем вместо кормовой пулеметной установки предполагалось применить пушечную (с двумя MG 151/20), количество верхних башен довести до четырех, а кроме того, установить спарки MG 151/20 в боковых окнах. Таким образом, количество стволов оборонительного вооружения доводилось до 16 пушек и четырех пулеметов. Помимо этого, самолет снабжался внешними бомбодержателями ЕТС, на которых можно было разместить до 4400 кг боевой нагрузки. Под крылом подвешивались две единицы управляемого оружия Hs 293, Hs 294 либо FX 1400, под фюзеляжем — две Hs 293 или одна Hs 294.

В качестве прототипа Ju 290В-2 решили использовать недостроенный Ju 290А-8 (WNr. 110184). Поначалу работы продвигались достаточно быстро, но в ноябре 1944 г. были остановлены — у авиапромышленности Третьего рейха появились другие приоритеты...

Ещё одним вариантом Ju 290В должен был стать самолет Ju 290MS (Minensuche), оборудованный аппаратурой для траления магнитных мин. Оборонительное вооружение в этом варианте сокращалось до двух стрелковых установок — носовой и хвостовой. Только на чертежных досках остались и следующие модификации «двести девяностого». В частности, Ju 290С предполагалось оборудовать новыми моторами жидкостного охлаждения Jumo 222 мощностью 2500 л.с. Его предполагалось выпускать в двух вариантах—Ju 290С-1 в основном соответствовал Ju 290В-1, a Ju 290С-2 должен был стать транспортным самолетом. Вариант Ju 290D задумывался как морской ударный самолет, отличавшийся от Ju 290С-1 уменьшенным запасом топлива и возможностью подвески управляемых авиабомб (ракет) на внешней подвеске. Наконец, Ju 290Е должен был стать ночным тяжелым бомбардировщиком. Его оборонительное вооружение сокращалось до трех установок — носовой и кормовой с четырьмя 13,2-мм пулеметами каждая, а также одной верхней башни с двумя пушками MG 151/20. Для размещения бомбовой нагрузки общей массой до 18(!) тонн служил большой подфюзеляжный деревянный обтекатель. Поначалу именно Ju 290Е пользовался приоритетом. Предполагалось в случае отставания сроков создания моторов Jumo 222 оснастить эту машину менее мощными BMW 801TJ. Однако крест на дальнейшем совершенствовании Ju 290 был поставлен задолго до того, как все эти модификации могли воплотиться в металл — 1 июля 1944 г., когда рейхсминистерство авиации решило закрыть 20 программ разработки тяжелых самолетов (с двумя и более двигателями), сосредоточившись на истребителях и реактивных машинах.

В общей сложности построили 18 самолетов Ju 90 (включая Ju 290V7 и V8, переименованные в Ju 290V3 и V2), а также 44 Ju 290 (без учета переделок).

В отряде 4./KG z.b.V. 107 в ходе операции «Везерюбунг» в апреле 1940 г. действовало пять гражданских Ju 90, перебрасывавших личный состав и грузы в Норвегию. 12 апреля один из самолетов получил повреждения, потерпев аварию на взлете. 15 апреля Ju 90 сбрасывали боеприпасы и теплое обмундирование для горных егерей, сражавшихся под Нарвиком. Впоследствии Ju 90 вернули авиакомпании, но в мае 1941 г. у «Люфтганзы» вновь забрали три Ju 90, причем вместе с экипажами — транспортные самолеты большой дальности понадобились для обеспечения перевозок в Ирак, где вспыхнул пронацистский мятеж Рашида Али. Помимо этого, два Ju 90 использовались в качестве буксировщиков тяжелых десантных планеров Me 321.

В феврале-мае 1942 г. все имеющиеся в строю Ju 90 (как военные, так и все ещё остававшиеся у «Люфтганзы») привлекались для снабжения окруженных соединений вермахта под Демянском. В ноябре 1942 г. они участвовали в переброске частей вермахта в Тунис.

2 января 1943 г. на аэродроме Берлин-Темпельхоф был сформирован отряд LTS 290 — Lufttransort Staffel 290 (известный также как «отряд четырехмоторных транспортных самолетов» — Viermotorige-Transportstaffel). Часть возглавил гауптман Гейнц Браун (Heinz Braun). В её состав вошли семь самолетов Ju 90 (три серийных Ju 90В, а также опытные Ju 90V4, Ju 90V6, Ju 90V7 и Ju 90V8), два FW 200В, а также Ju 252V5, ставший единственным трехмоторным самолетом в отряде. В том же месяце отряд перебросили в район Сталинграда для снабжения окруженной армии Паулюса. Один из Ju 90В (WNr. 900008) был потерян — самолет подломил шасси при посадке в Харькове, и его пришлось уничтожить, чтобы не достался противнику.

В начале января 1943 г. для снабжения частей 6-й армии под Сталинградом привлекли опытный Ju 290V1 и один из Ju 290А-0. Первый рейс на аэродром Питомник состоялся 10 января, а уже во время второго, 13 января, Ju 290V1 потерпел катастрофу, разбившись на взлете. Причиной стала перегрузка — в самолет загрузили 69 раненых. Из числа пассажиров и членов экипажа удалось выжить лишь одному. .. В тот же день Ju 290А-0 при заходе на посадку был атакован истребителем ЛаГГ-3. Пилот не рискнул сажать поврежденную машину в Питомнике и, развернувшись, ушел на базу.

С марта по июль 1943 г. LTS 290 действовал на Средиземноморском ТВД, базируясь в Гросетто (Италия). Его состав усилили парой Ju 290А-1 а также опытным Ju 290V2. Первоначально LTS 290 совершала рейсы в Тунис. Несмотря на господство в воздухе вражеских истребителей, отряд понес минимальные потери для тех времен — три самолета, причем все они (Ju 252V5 и два Ju 290А-1 — WNr. 110152 и 110154) были брошены в Тунисе из-за повреждений, полученных при посадках, а не стали жертвами противника. Получил повреждения при посадке в Тунисе и Ju 290V2, но его удалось отремонтировать и перегнать в Италию.