Progettato dall'ingegnere Cesare Pallavacino, della Caproni Aeronautica Bergamasca, derivava direttamente dal Caproni Ca.311 costituendone una variante con più potenti motori Isotta Fraschini Delta R.C.35 I-DS a cilindri in linea, che sostituivano i radiali Piaggio P.VII C.35.
Il primo prototipo di questo monoplano bimotore ad ala bassa, volò per la prima volta il 22 dicembre 1939, ed era stato ricavato da una cellula di Ca.310 Libeccio.
L’utilizzo di nuovi propulsori più potenti, senza introdurre significative modifiche alla cellula del velivolo, era un tentativo di migliorare le scarse prestazioni che avevano afflitto dall’inizio il Ca.310 ed il suo derivato da ricognizione Ca.311, motorizzati con i radiali Piaggio P.VII. Dopo la variante "di transizione" Ca.312 con i più potenti motori Piaggio P.XVI da 650 CV (circa 200 CV in più rispetto a quelli montati sui Ca.310 e Ca.311), essendo la produzione dei motori Fiat A.74 RC.38 da 840 CV scarsamente disponibili per i ricognitori, in quanto già destinata ai principali caccia italiani del momento, si optò per i propulsori Isotta Fraschini. I vantaggi aerodinamici di questo motore raffreddato a liquido e a i cilindri in linea, non compensarono i difetti congeniti del progetto originale, e sebbene la velocità massima orizzontale aumentava in maniera considerevole (417 km/h contro i 307 km/h del Ca.311), questa restava ancora insufficiente, come insufficienti erano le prestazioni generali dell'apparecchio, che lo rendeva troppo vulnerabile. Sul primo prototipo vennero montati gli Isotta Fraschini Asso 120 IR.CC 40, mentre sugli esemplari di serie gli Isotta Fraschini Delta da 730 cavalli.
Il Ca.313 manteneva l'armamento dei modelli da cui derivava: una mitragliatrice nella semiala sinistra, una in una torretta dorsale ed una ventrale, più una stiva interna per un carico di bombe o spezzoni incendiari fino a 400 kg.
Il Ca.313 di serie vennero prodotti in due serie, caratterizzate da una diversa finestratura del muso:
Il Ca.314 apparteneva alla serie 310 sviluppata in parallelo con il Ghibli che volò la prima volta il 20 febbraio 1937. La versione 313 era del 1940 e si caratterizza per il muso incurvato. Venne impiegato come aereo da ricognizione, bombardiere leggero o caccia di scorta di convogli. Operò in Russia, Africa, Balcani e Francia.
La versione 314 venne impiegato per l'attacco al suolo e come aerosilurante. In tutte le versioni ne vennero prodotti circa 2.400 esemplari.