Wkrótce zbudowano drugi prototyp przeznaczony do prób w locie. Próby statyczne wykazały niewystarczającą sztywność dachu kabiny i jej połączenia z tyłem kadłuba. W związku z tym nad tylnymi drzwiami umieszczono dodatkową ściankę. Okazało się jednak, że o przekroczona została masa własna samolotu w stosunku do projektu co spowodowało tak znaczny spadek osiągów, że maszyny nie skierowano do produkcji. Prototyp miał też inne niedostatki. Spore kłopoty sprawiał prototypowy silnik WN-6RB, który nadmiernie się przegrzewał i przekonstruowania wymagał kadłub. Projektu jednak nie zarzucono, na co wpłynęło zainteresowanie samolotem ze strony Indonezji.
Rozwoju następnej wersji podjęło się biuro konstrukcyjne pod kierunkiem inż. Bronisława Żurakowskiego. Kolejny prototyp, Wilga 2, po poprzedniku odziedziczył jedynie ogólny układ i silnik oraz część konstrukcji skrzydła i usterzenia. Nowo opracowany został kadłub, otrzymując kabinę o świetnej widoczności i wzmocnioną, a przy tym lżejszą konstrukcję. Oprócz mgr inż. B. Żurakowskiego Wilgę konstruowali: inż. Andrzej Frydrychewicz, inż. Wojciech Gadomski, inż. Andrzej Kardymowicz (obliczenia). W pierwszym kwartale 1963 roku został zbudowany egzemplarz samolotu PZL-104 Wilga 2 przeznaczony do prób statycznych.