Il ne nous reste que très peu d'informations sur le type de base du monomoteur à ailes surbaissées D.33. On sait qu'il possédait un train fixe et que lors de son vol inaugural il battit le record de distance de vol. Un appareil de ce type était également présent lors de l'inauguration de la ligne Paris - Berlin.
Le D.33 fut commercialisé en trois variantes, mais ce n'est que le D.338 qui permit au constructeur Dewoitine de percer. Il compte parmi les meilleurs avions de ligne français de l'avant-guerre.
A partir de la version de base D.33 fut développée, en 1933, la version D.332 à trois moteurs. Cet appareil à ailes surbaissées de construction métallique fait apparaître un train fixe mais équipé d'un carénage aérodynamique, d'un poste de pilotage fermé, ainsi que d'une cabine voyageurs pour huit passagers. Le D.332 atteignait une vitesse de 250 km/h. Dans le cadre du programme des essais en vol, le prototype réalisa un vol reliant Paris à Saïgon. Il s'écrasa pendant le vol du retour.
Un appareil D.333 modifié et perfectionné décolla pour la première fois en 1934. Sa cabine était plus grande que celle de son précurseur et accueillait dix passagers. Air France acheta trois appareils de ce type et les exploita sur les lignes Toulouse - Dakar et en Amérique du Sud. Deux de ces machines s'écrasèrent également.
En 1935, le D.333 fut remplacé par le D.338 avec train relevable. Cet avion long courrier, exploité par Air France en grand nombre pouvait transporter 22 passagers sur une distance de 1 950 km, avec une vitesse maximale de 260 km/h. Tout d'abord, le D.338 fut utilisé pour les vols européens, ensuite - comme prévu - sur les longs courriers de Paris à Saïgon et Hong Kong. 31 appareils furent construits pour Air France. Au début de la guerre, plusieurs appareils D.338 furent réquisitionnés par les forces aériennes françaises et exploités pour le transport des troupes. Huit machines survécurent à la guerre et furent utilisées par Air France jusqu'au moment où d'autres avions plus performants furent disponibles.