Le 28 novembre 1943, la mise au point du Fi-103 A1 était terminée et le missile déclaré opérationnel. Mais les spécialistes ne cessèrent pas pour autant de poursuivre leurs essais secrets à Peenemünde et à Zempin pour améliorer ses performances sur la base des expériences faites sur le front et sur les pas de tir. Divers perfectionnements furent ainsi apportés aux différents modèles de l’ « arme miracle » pendant l’offensive des V1.

Fin juin 1944, les Allemands s’aperçurent que les Britanniques commençaient à dresser des rideaux de ballons captifs le long des côtes, ainsi qu’à la périphérie de Londres et des principales agglomérations visées, pour déséquilibrer les V1 et les faire chuter prématurément. Les câbles retenant ces ballons endommageaient ou sectionnaient les ailes des missiles, provoquant leur perte de contrôle. Les Allemands installèrent donc une lame tranchante sous le revêtement du bord d’attaque des ailes, pour trancher les filins retenant les ballons, évitant ainsi l’endommagement ou l’arrachement de la voilure. La parade se révéla si efficace que les Anglais perdirent 630 ballons durant l’offensive V1 contre l’Angleterre.

En août, la modification du tube de Pitot situé à l’avant du mât de poussée supportant le pulsoréacteur permit un premier gain de vitesse d’environ 50 km/h, portant celle-ci de 650 à 700 km/h.

Parallèlement, la puissance de l’ogive fut accrue par l’adoption de nouveaux types d’explosifs. L’Amatol 39A qui équipait la version de base du V1 (Fi-103 A1) fut ensuite remplacé, sur certains modèles (Fi-103 B2, E1, F1), par le Trialen 105 et le Trialen 106, des explosifs beaucoup plus performants qui accrurent considérablement la puissance brisante de l’effet de souffle.

A l’automne 1944, une modification de la valve de régulation de l’arrivée en carburant amena un nouveau gain de vitesse qui atteignit désormais 765 km/h sur les nouveaux modèles de série.

Dès septembre 1944, l’ingénieur Graf von Sauna mit au point une version à longue portée du V1 (Fi-103 E1), capable de voler à 773 km/h, avec une portée accrue à 345 km dans un premier temps, puis à 370 km/h (au lieu des 250 km initiaux). Ce nouveau modèle permit aux Allemands de poursuivre leur offensive contre l’Angleterre depuis la Hollande, après l’évacuation de leurs bases de lancement du nord de la France.

A Peenemünde, on mit même au point une version du V1 équipée d’une ogive chimique (Fi-103 D1), pour « gazer » les populations des villes anglaises, mais Hitler interdit formellement sa production en série et son utilisation tactique, par peur des représailles (lui-même avait subi l’effet des gaz dans sa chair en 1918).

Enfin, en février 1945, les techniciens de Peenemünde réussirent l’exploit de porter la vitesse du V1 à 793 km/h, en modifiant la pression intérieur du réservoir de carburant et en revoyant complètement le régulateur. Cette vitesse dépassait celle de tous les chasseurs alliés connus à l’époque et mettait donc cette version du V1 (Fi-103 F1) à l’abri de toute interception. Ce nouveau modèle ne put toutefois être produit en série avant la fin de la guerre et ne fut donc jamais utilisé en opération…