Для отработки конструкции нового бомбардировщика предусматривалось построить два прототипа. 28 сентября 1939 г. руководство SIAI обратилось с предложением в целях ускорения работ использовать борт ММ.21493, заменив на нем двигатели «Фиат» А.74 на «Пьяджо» P.XI. В случае одобрения предложения, фирма обязывалась подготовить прототип в течение 40 дней и начать серийное производство весной 1940 г. темпом 25 машин в месяц. А в октябре 1939 г. DGCA выдала первые контракты на новый бомбардировщик фирмам SIAI (на 181 самолет) и AUSA (38 единиц). Правда, впоследствии эти контракты отменили и заключили новые - на 151 и 32 самолета соответственно.
Присущий S.79 надфюзеляжный «горб» на новом самолете отсутствовал, вместо него установили турель с круговым обстрелом. Также на S.84 усилили бронезащиту (на бомбардировщике S.79 она практически отсутствовала) и применили протестированные топливные баки. Конструкция планера оставалась смешанной - деревянное крыло и металлический фюзеляж. Оборонительное вооружение состояло из четырех 12,7-мм пулеметов (по одному в верхней турели, нижней установке и боковых окнах). Масса бомбовой нагрузки достигала 2000 кг.
Проект SM.89 (будущий SM.84), утвержденный DGCA
Первый серийный SM.84 (ММ.22395) во время проведения испытаний, 5 июня 1940 г.
Ранний SM.84 (ММ.22397)
Прототипа S.84 не было - в качестве него использовали первую серийную машину ММ.22395 (впоследствии её регистрацию сменили на ММ.468 - в Италии для опытных самолетов традиционно использовались трехзначные номера). Этот самолет впервые поднялся в воздух 5 июня 1940 г. Дальнейшие испытания показали, что обновленная мотоустановка хуже старой, а недостаточная площадь оперения, в совокупности с большой удельной нагрузкой на крыло (возросшей из-за увеличенной полетной массы по сравнению с S.79 со 135 до 210 кг/кв. м), создавала массу проблем с управляемостью в полете и при взлете. С полезной нагрузкой 4200 кг самолет смог развить скорость всего 455 км/ч - на 25 км/ч ниже расчетной. Силовая установка отличалась целым букетом недостатков: периодическим падением давления топлива в топливной системе, вибрацией, перегревом на взлете и при наборе высоты. Но эти недостатки сочли обычными «детскими болезнями», и серийное производство продолжалось - равно как и попытки усовершенствовать машину. Так, на 99- м серийном экземпляре (ММ.22493/ММ.482) опробовали двигатели «Пьяджо» P.XIbis RC40 - той же мощности, что и P.XI RC40, но доработанные с целью повышения надежности. Впоследствии часть серийных самолетов выпускались с такими моторами. Эта модификация обозначалась S.84bis.
Первые самолеты S.84 были приняты заказчиком на Рождество - 25 декабря 1940 г. Сдача первой партии производства SIAI завершилась в январе 1942 г. 20-го числа того же месяца поднялся в воздух S.84bis борт ММ.23975 - первый экземпляр из второй партии (50 единиц), заказанной SIAI. Самолеты этой партии были сданы к началу мая. В июне-октябре 1942 г. фирма сдала 51 самолет третьей серии (ММ.24559-24609; все они принадлежали к модификации S.84bis). Наконец, последняя, четвертая серия S.84 производства SIAI насчитывала 23 экземпляра (ММ.24638-24661), первый из которых был выпущен в полет 25 ноября 1942 г. Ещё две серии выпустила фирма AUSA: первая насчитывала 32 самолета (ММ.22757-22788; восемь последних машин принадлежало к модификации S.84bis), вторая - 20 (ММ.2700- 24719). Таким образом, всего было построено 307 самолетов S.84/S.84bis.