До конца 1938 г. японцы установили свой контроль над большинством стратегических пунктов на побережье и в центральной части Китая. Тем не менее, правительство Китая отказалось капитулировать, и, отступив во внутренние гористые провинции страны, продолжало борьбу. Поскольку авиация Императорской армии не располагала бомбардировщиками с достаточным радиусом действия, задачи стратегических бомбовых ударов были возложены на флотских авиаторов. Главной базой G3M2 стал теперь Ханькоу, ранее неоднократно подвергавшийся их налётам. С этого аэродрома крупные соединения бомбардировщиков могли достичь Чункина – места пребывания китайского правительства, буквально терроризируя население. Ослабленная китайская авиация не могла эффективно противодействовать налётам – оставалось полагаться лишь на развернутую сеть постов ВНОС, призванную своевременно предупредить о приближающихся бомбардировщиках. Но и это не позволяло избежать огромных жертв – лишь 3 и 4 мая в результате бомбардировок погибло более 8 тысяч гражданских лиц… Масштабы налётов становились всё больше: 4 ноября 72 G3M2 бомбили Ченгду, 26-28 декабря над Ланьчжоу ежедневно появлялись по 64 бомбардировщика.
В 1940 г. воздушное наступление против Китая продолжалось. Летом 1940 г. на этом фронте действовало четыре кокутая, вооружённых G3M2 – «Каноя», «Такао», 13-й и 15-й. В общей сложности они располагали примерно 130 бомбардировщиками. С мая по сентябрь только против Чункина G3M2 выполнили 3178 самолёто-вылетов. И хотя действовать приходилось за пределами радиуса собственных истребителей, плотные боевые порядки больших групп бомбардировщиков, ощенившихся пушечными и пулемётными стволами, разбить было очень непросто. Китайским пилотам-истребителям приходилось прибегать к различным ухищрениям. Когда 11 августа над Чункином появилось 20 G3M2, немного выше их зашла шестёрка И-15бис. Китайские самолёты сбросили мелкие бомбы с временными взрывателями. Разрывы, правда, не уничтожили ни одного бомбардировщика, но вынудили их сломать строй. На рассеянные G3M2 набросились И-16, сумевшие сбить два бомбардировщика и повредить ещё несколько. Увы, такие успехи были очень редкими, особенно после того, как 19 августа в Китае дебютировали новые истребители А6М2 – знаменитые «Зеро». Мало того, что они превосходили по лётным качествам все китайские машины – так ещё и их дальности вполне хватало для сопровождения G3M2 на полный радиус. Бомбардировщики продолжали свои налёты на Чункин, Ченду, Ланьчжоу, Куньмин. Взятие под контроль Французского Индокитая позволило расширить боевые операции: 26 октября группа G3M2, взлетев из Ханоя, разбомбила авиазавод компании САМСО в Лойвине на китайско-бирманской границе, сорвав планы производства там истребителей по американской лицензии. Но ближе к зиме большинство частей G3M2 из Китая отвели в метрополию для отдыха и переформирования. В 1941 г. над китайскими городами они появлялись всё реже и реже.
Бои в Китае можно считать кульминацией боевой карьеры G3M. Самолёт, созданный для ударов по вражеским кораблям, совершенно неожиданно оказался неплохим стратегическим бомбардировщиком, нанося удары первоначально по аэродромам, а позже – и по практически беззащитным китайским городам.
К моменту вступления Японии во Вторую мировую войну в бомбардировочных кокутаях её флота на смену «Нелл» шла «Бетти» – новое изделие «Мицубиси», бомбардировщик G4M1. Но перевооружение было ещё далеким от завершения. По состоянию на 7 декабря 1941 г. флот располагал шестью боеготовыми кокутаями бомбардировщиков берегового базирования. В частности, на Формозе дислоцировались 1-й кокутай (36 G3M2) и половина кокутая «Каноя» (27 G4M1), а также кокутай «Такао» (54 G4M1). В Индокитае находились кокутай «Михоро» и «Гензан» (по 36 G3M2) и половина «Каной» (27 G4M1). Наконец, на Маршалловых о-вах дислоцировался кокутай «Титосе» (36 G3M2). В метрополии пребывал проходящий реорганизацию кокутай «Кисарадзу» (более 30 G3M2). Кроме того, несколько десятков G3M2 и G3M2-K числилось в составе учебных кокутаев «Татэяма», «Мацусима» и «Йокосука». В общей сложности, флот располагал примерно двумя сотнями G3M2, а новых G4M1 было практически вдвое меньше.