Ju87斯图卡俯冲轰炸机在1938年服役，1938年一年就生产了950架。
二次大战开始之前，德国空军已经装备了9个俯冲轰炸机团，共350架。斯图卡轰炸机有一个非常显著的特点，它的机头冷却进气口装有一个发声装置。这让斯图卡在俯冲时能够发出一种极为尖锐的声音，以制造一种恐怖心理，摧毁敌人士气。
1939年9月1日，德军撕毁日内瓦协议，全面进攻波兰。第二次世界大战全面爆发。整个会战中，德军出动了200多架斯图卡轰炸机攻击波兰重要据点和保护德国的突进机械化部队。其中140架Ju87对华沙市附近的桥梁、炮兵阵地、街道和铁路进行了大规模准确的轰炸，摧毁了波兰人精心修筑的大量坚固据点。失去了这些据点，迫使华沙10多万波兰守军投降。9月16日，斯图卡袭击了布祖拉河两岸的许多渡口，当场击沉了海尔港内1540吨的“韦佛尔”号驱逐舰及“克里夫”号布雷舰。9月9日，15万波兰军队终于会合到一起，它们向波兹南的德军发动大举进攻。但是此时德军的空军联络小分队已经和巡航的斯图卡联络上，冲锋的波兰人还没有遇到德军的地面部队就遭到大批斯图卡的轰炸。波兰人历史上从来没有遇到过这种规模的轰炸，斯图卡尖利的啸声、密集的炸弹摧毁了波兰人的意志。连久经战阵的老兵也露出绝望的眼神，波兰部队随即溃散了。
波兰战役结束，整个战役中斯图卡只损失了38架，大约占参战斯图卡总数的10%（这个数字少于德国空军的平均战损——18％）。由于波兰空军主力的80%在开战1周内就失去战斗，而且波兰军队也缺少足够的防空武器，斯图卡的一些缺点被掩盖了。
1940年丹麦和挪威争夺战中，斯图卡仍然十分出色，除了用精确的投弹支援德国步兵以外，斯图卡R型还成功地封锁了海岸线，切断了英国远征军对这两国的支援。
斯图卡击沉了1艘英国巡洋舰，重创2艘挪威战舰，还击沉了几艘英国远征军的运输舰，阻碍了英国人增援的步伐。
在之前的低地国家的战斗中，斯图卡配合德军伞兵部队迅速占领了这些国家的很多重要据点。斯图卡对荷兰城区的轰炸，还导致了荷兰政府的投降。
斯图卡的很多问题在法兰西战役中集中体现出来。
首先，斯图卡的速度很慢，机动性很差。如果没有足够的己方战斗机保护，在敌方的战斗机攻击下，斯图卡打不过又逃不掉。其次，斯图卡的机身较为脆弱，关键部位没有装甲保护。如果遭遇到敌军防空火力和敌军战斗机的袭击，很容易战损。最后，斯图卡的航程较短，需要占领敌军的机场予以使用，这在战时并不容易。在大不列颠战役中，斯图卡就因此吃了大亏。会战一开始336架Ju87B参与对英国的轰炸。但是德军主力Bf109战斗机的航程太短，无法全程保护轰炸机。在英国上空斯图卡经常在没有护航的情况下遭遇英国机动性极强的喷火式和飓风式战斗机的打击。斯图卡根本无法对付，曾经在一天之内被击落30架。为了避免更重大的损失，德军停止了使用斯图卡轰炸英国。
Ju87D型是斯图卡的最终版本，也是最完美的型号。它是在Ju87B的基础上，根据法兰西战役和大不列颠战役的教训进行的最终改进型。它主要针对斯图卡的三个主要缺陷：航程短、空战能力差和对地空武器防御能力差进行了完善。采用新式的1４00马力的尤莫211J型引擎。全新的引擎让飞机时速提高到400千米以上，航程扩大到1200千米，载弹量也增加到1800千克（载弹量相当于一般的轻型中空轰炸机了）。为了提高空战能力，在后舱换装了一挺双联装MG17机枪，增加了飞机的自卫能力。为提高对地面武器的防御能力，在关键部位加装了重达1000千克的装甲。这种设计使得飞机在俯冲的时候可以承受机枪和小口径火炮的打击。D型除了保留斯图卡系列差劲的机动性能以外，整体作战能力比B型提高了一倍左右。整个D型作为斯图卡的主力机型，二战期间一共生产了3000架。
Ju87G型是斯图卡系列的反坦克型，它的最大特点就是机翼两侧改装两门37毫米Flak18型长管反坦克炮，配有24枚钨芯穿甲弹，初速高、穿透力强，火力十分强大。该飞机1943年改装成功，在1943年的库尔斯克会战开始时大量使用。其实这也是德军的无奈之举。德军在进攻苏联以后很快发现自己的主力坦克都无法和苏联主力坦克T 34对抗。
传统的斯图卡的反坦克作战，都是以近距离投掷炸弹，用破片将坦克摧毁。这对于英法装甲薄弱但是机动性强的坦克很有效，但是很难破坏装甲厚重的苏联坦克。曾经有过30架斯图卡空袭一支集结的苏联坦克部队，结果斯图卡投出了全部的炸弹，只摧毁了一辆坦克。
相比起来，如果使用坦克炮从上面攻击坦克最为脆弱的顶部装甲，作战的效果要好得多。对于一个有经验的斯图卡G型的飞行员，只用一两发炮弹就可以摧毁一辆坦克。在Ju87G服役的期间，击毁了数千辆苏联各种坦克，很大程度上帮助德国人抵抗了红色装甲的洪流。