Nguyên mẫu Fi 156 V1 đầu tiên bay vào mùa xuân năm 1936. Nó được trang bị một động cơ Argus As 10C V8 hình chữ V công suất 180 kW (240 hp), tốc độ tối đa của máy bay chỉ là 175 km/h (109 mph), cho phép Storch bay chậm với vận tốc 50 km/h (32 mph), cất cánh trong điều kiện có gió nhẹ với chiều dài đường băng ngắn hơn 45 m (150 ft), và hạ cánh trên đường băng dài 18 m (60 ft). Theo sau đó là nguyên mẫu thứ hai có tên gọi V2 và thứ ba là V3, mẫu V4 được trang bị ván trượt tuyết để có thể hoạt động ở vùng băng tuyết, mẫu thứ năm V5 và 10 máy bay tiền sản xuất Fi 156A-0. Nó ngay lập tức được đưa vào sản xuất hàng loạt bởi Không quân Đức với đơn đặt hàng 16 chiếc, và chiếc Fi 156A-1 sản phẩm đầu tiên bắt đầu hoạt động vào giữa năm 1937.

Fieseler sau đó cũng đưa ra mẫu Fi 156B, mẫu này cho phép các thanh gỗ của gờ trước cánh co lại và có một số thay đổi hình dáng khí động học nhỏ, nó có tốc độ đạt 208 km/h (130 mph). Luftwaffe (không quân Đức) không quan tâm đến những khác biệt nhỏ như vậy, và do đó Fieseler tiếp tục tiến tới phiên bản sản xuất chính là Fi 156C.

Fi 156C thực chất là một phiên bản "linh hoạt" của mẫu A. Với một quãng đường bay nhỏ của những chiếc C-0 đã dẫn đến phiên bản liên lạc 3 chỗ C-1, và kiểu trinh sát 2 chỗ C-2 (kiểu này có một khẩu súng máy MG 15 ở sau để phòng thủ). Cả hai mẫu đều được đưa vào phục vụ vào năm 1939. Năm 1941, cả hai kiểu đều bị thay thế bởi kiểu C-3 "buồng lái phổ thông", thỏa mãn cho bất kỳ vai trò nào. Và phiên bản cuối cùng của Fi 156C là C-5, thực chất là kiểu C-3 với một giá treo dưới bụng cho một thiết bị camera hoặc thùng nhiên liệu vứt được. Một số đã được trang bị ván trượt tuyết, để hoạt động trong vùng băng tuyết.

Những phiên bản khác của Fi 156 bao gồm C-3/Trop, một phiên bản nhiệt đới hóa của Fi 156C-5, và Fi 156D một phiên bản tải thương. Hai mô hình đầu tiên của Fi 156D là máy bay tiền sản xuất D-0, và máy bay sản xuất D-1, trang bị một động cơ Argus As 10P. 10 chiếc Fi 156E tiền sản xuất đã được trang bị với khung bánh đáp có bánh xích. Fi 256 là một phiên bản dân sự 5 chỗ, chỉ có 2 chiếc được chế tạo tại nhà máy Morane-Saulnier ở Puteaux tại Pháp.