Пока армия проводила оценку проекта Ки-45 Такео Дои предложил ряд доработок самолета, которые должны были облегчить серийное производство и улучшить летные данные и управляемость. При тех же двигателях На-25 новый Ки-45 КАИ отличался более тонким фюзеляжем с новым килем, прямыми кромками крыльев, вместо эллиптических, новыми мотогондолами меньшего диаметра, заменой 7,7-мм пулеметов "тип 89" крупнокалиберными 12,7-мм пулеметами "тип 1" (Но-103), установкой рефлекторного прицела вместо телескопического. Штаб армии согласился с этими доработками в октябре 1940 г. Первый Ки-45 КАИ был готов в мае 1941 г. После испытаний трех опытных машин Кавасаки получила приказ готовить производство самолета, получившего обозначение "двухместный истребитель армейский тип 2, модель А "Торю" (Драконоборец)" или Ки-45 KAI.

Первой частью, получившей "Торю", стал 5-й сентай в Касива, префектура Чиба, который получил Ки-45 КАИ в августе 1942 г, но первыми с ними пошли в бой 21-й сентай в Бирме и 16-й сентай в Китае, соответственно в октябре и ноябре 1942 г. Мощное вооружение и протектированные баки самолета сделали его популярным среди экипажей. Самолет был особенно хорош в роли штурмовика для ударов по наземным и надводным целям. Специально для таких задач на "модели В" установили в центре фюзеляжа 20-мм пушку Но-3, а в подфюзеляжной гондоле - 37-мм пушку "тип 98" с ручным заряжанием. Позже серийные Ки-45 KAIb получили 1050-сильные двигатели "армейский тип 101" - 14-цилиндровые "звезды" воздушного охлаждения (Мицубиси На-102). Двигатель отличался большей надежностью и позволил уменьшить диаметр мотогондол. Ки-45 активно использовался в Новой Гвинее, в том числе против американских торпедных катеров. Кроме того, он оказался самым опасным противником для бомбардировщиков В-24 из состава 5-й воздушной армии США. Когда В-24 перешли к ночным действиям, Ки-45 был быстро доработан на роль ночного перехватчика. На некоторые самолеты в частях технического обслуживания вместо верхнего топливного бака ставились под углом к горизонту два 12,7-мм пулемета "тип Г (Но-103) для обстрела "животов" бомбардировщиков.

Успешность такой доработки позволила заказать на Кавасаки специальный ночной вариант истребителя. Новый Ки-45 КАИс при тех же двигателях, что и Ки-45 КАНЬ, получил уже полуавтоматическую 37-мм пушку Но-203 в подфюзеляжной гондоле и две 20-мм пушки Но-5 в центре фюзеляжа, установленных под углом к горизонту. В носовой же части ставился локатор. Но технические проблемы не позволили полностью реализовать этот проект - локатор в носовой части под пластиковым обтекателем был установлен только на одном опытном самолете. Без локаторов же было выпущено 477 Ки-45КАИс, сошедших со сборочной линии Акаси, которая с сентября 1943 г единственная выпускала "Торю". С началом налетов на Японию американских В-29 резко увеличилась боевая нагрузка на сентай с Ки-45. В восточном секторе ПВО действовали 4-й, 5-й и 53-й сентай, в центральном - 45-й и 70-й, а позже и переведенный сюда 5-й.

Новый Ки-45-II был спроектирован под 1500- сильные двигатели Мицубиси На-112-11, но воздушный штаб решил создать на его базе одноместный истребитель Ки-96. Дальнейшее развитие Ки-45 КАИ было связано в основном с изменением состава вооружения. Например, в носу ставилась пара 12,7-мм пулеметов "тип 1" или 37-мм пушка Но-203, а под углом к горизонту либо пара 20-мм пушек Но-5, либо пара пулеметов "тип 1". Несколько выделялся специальный противокорабельный Ки-45 KAHd, вооруженный двумя 20-мм пушками Но-5 и 37-мм пушкой Но-203 для стрельбы вперед и одним 7,92-мм "тип 98" в задней части кабины. Один самолет был оснащен 75-мм противотанковой пушкой, но мощность ее отдачи оказалась слишком велика для сравнительно легкой конструкции истребителя. Всего, включая опытные машины, было выпущено 1370 истребителей "Торю".

Тип: двухместный ночной истребитель (тяжелый истребитель).

Двигатели: два "Мицубиси" На-102 ("армейский тип 1") (Накадзима На-25)- 14- цилиндровые, воздушного охлаждения, взлетной мощностью 1080 (1050) л.с., 1050 (970) л.с. на высоте 2800 (3400) м и 950 л. с. на высоте 5800 м.

Вооружение: 37-мм пушка "тип 98" в подфюзеляжной гондоле, две 20-мм пушки Но-5 под углом к горизонту и 7,92-мм пулемет "тип 98" в задней части кабины (снимался в войсках); две 250-кг бомбы.

Максимальная скорость: 540 (547) км/ч на высоте 6000 (7000) м.

Время подъема на высоту: 5000 м - 7 (6,3) мин.

Потолок: 10000 (10730) м.

Дальность полета: 2000 (2260) км.

Вес: пустого - 4000 (3695) кг, взлетный - 5500 (5276) кг.

Размеры: размах крыла - 15,02 м; длина - 11 (10,6) м; высота -3,7 м; площадь крыла - 32 м².

В начале Японо-Китайской войны в 1937 г в небе Китая появился советский бомбардировщик Туполева СБ, ставший для японских армейских ВВС неприятным сюрпризом. По крайней мере, в начале войны СБ показал себя практически неуязвимым для истребителей японцев, так как его скорость на рабочих высотах практически равнялась скорости новейшего истребителя Накадзимы Ки-27. Летные данные СБ произвели сильное впечатление на воздушный штаб армии, потребовавший создать подобный самолет в Японии. В результате в декабре 1937 г "Кавасаки Кокуки Коге К.К." получила заказ на двухдвигательный легкий бомбардировщик, способный развивать скорость 480 км/ч на высоте 3000 м, иметь крейсерскую скорость 350 км/ч на той же высоте, набирать высоту 5000 м за 10 минут и нести 400 кг бомб. Оборонительное вооружение должно было состоять из трех-четырех 7,7-мм пулеметов. Особо оговаривалась возможность использования в условиях низких температур.

Непосредственно работа над проектом Ки-48 началась под руководством Такео Дои в январе 1938 г. Для создания бомбардировщика широко использовался опыт работ по Ки-45. Самолет получил схему среднеплана, что позволило высвободить в фюзеляже место под бомбоотсек. Экипаж должен был состоять из пилота, штурмана-бомбардира, имевшего в своем распоряжении 7,7-мм пулемет "тип 89^й, стрелка-радиста и штурмана-стрелка, обслуживающих верхний и нижний пулеметы "тип 89". Бомбовая нагрузка должна бьила состоять из 24x15 кг бомб или шести 50-кг бомб. Самолет был оснащен 950-сильными двигателями Накадзима На-25 с винтами изменяемого шага. Но работы по Ки-48 постоянно задерживались из-за отвлечения сил и средств на доводку Ки-45. Так что первые четыре опытных Ки-48 были готовы только к июлю 1939 г.

Во время летных испытаний самолет легко выполнил все требования задания, а его управляемость и маневренность понравились пилотам-испытателям. Однако опытные самолеты страдали от флаттера оперения. Поэтому пять выпущенных в ноябре-декабре 1939 г предсерийных самолетов использовались для доработки хвостового оперения. Стабилизатор подняли на 400 мм, повысили жесткость хвостовой балки и проблема флаттера была решена. В конце 1939 г было решено запустить самолет в массовое производство под обозначением "двухмоторный легкий бомбардировщик армейский тип 99 модель 1А" (Ки-48-Ia).

Первый серийный Ки-48-Ia был выпущен в июле 1940 г и уже вскоре поступил на вооружение 45-го сентай, сменив там Кавасаки Ки-32. Осенью 1940 г этот сентая был переброшен в Северный Китай, где Ки-48 совершил свой боевой дебют. Не имея серьезного противодействия со стороны китайских ВВС, Ки-48-I показал себя вполне удовлетворительно. Особенно нравилась экипажам его скорость. Ки-48 использовался не только в качестве фронтового бомбардировщика, но совершал и стратегические, а также ночные полеты, готовясь к будущим боям на Тихом океане. Следующая серийная модель Ки-48-Ib (или "модель 1В") получила улучшенные пулеметные установки и некоторые небольшие доработки. Всего к июню 1942 г было выпущено 557 Ки-48-Ia и -lb. К началу войны на Тихом океане Ки-48-I оказался самым распространенным легким бомбардировщиком за пределами китайского фронта. Он состоял на вооружении в 8-м, 27-м, 75-м и 90-м сентаях, действовавших в Бирме, Малайе против англичан и на Филиппинах против американцев, а позже против голландцев в Ост-Индии. В боях с союзниками проявились недостатки Ки-48-1 - его скорость не позволяла уходить от истребителей союзников, а отсутствие бронезащиты экипажа и протектирования баков делали его слишком уязвимым. Чтобы снизить боевые потери, самолеты перенацелили на ночные налеты, что снизило эффективность их действия. К тому времени готовился новый вариант самолета.