Разработанный Карлом Тайсом на базе двухместного разведчика Halberstadt B.II, одноместный истребитель Halberstadt D.I появился в конце 1915 г. и первоначально был оснащен двигателем Mercedes D.I мощностью 100 л.с. Он имел некоторое усиление конструкции по сравнению с моделью B.II, впереди кабины находился пулемет LMG 08/15 Spandau.

21 марта 1916 г. был получен первый заказ на 12 серийных самолетов. Они имели ряд улучшений и были оснащены двигателем Mercedes D.II. Первоначальный фронтальный радиатор был заменен системой радиаторов, установленных на крыльях. В таком виде под обозначением Halberstadt D.II в июне 1916 г. самолет поступил в эксплуатацию первоначально как истребитель сопровождения, а затем участвовал и в воздушных боях. Боевое использование D.II ограничилось несколькими месяцами, в начале 1917 г. его заменил истребитель Albatros D.III. Кроме самолетов, построенных компанией Halberstadt, 60 экземпляров были произведены другими компаниями.