Поскольку К51 представлял собой адаптацию пассажирского самолета, то бомбоотсек на нем отсутствовал. Вся бомбовая нагрузка нормальной массой 2000 кг (максимально - даже 5000 кг) располагалась на внешней подвеске - под фюзеляжем и крылом (под внешней парой двигателей). Оборонительное вооружение бомбардировщика было под стать его габаритам и состояло из 20-мм пушки «Эрликон» и восьми 7,7-мм пулеметов «тип 89». Пушка устанавливалась на открытой турели сверху фюзеляжа, смещенной немного левее его продольной оси. В носовой открытой турели размещалась спарка пулеметов, ещё две такие же установки находились в гондолах, выдвинутых за заднюю кромку крыла, на уровне внешней пары двигателей. Ещё два пулемета размещались в выдвижных подкрыльевых установках-«корзинах», также на уровне внешних двигателей.
Экипаж К51 насчитывал 10 человек: командир, два пилота, бомбардир (также обслуживавший носовую турель), радист (по совместительству выполнявший функции стрелка пушечной установки), главный бортмеханик/второй номер пушечной установки) и четверо бортмехаников/стрелков крыльевых пулеметных установок.
Рабочее место главного бортмеханика находилось в кабине за левым пилотом и было снабжено комплектом приборов, позволяющим контролировать и управлять работой двигателей и топливной системы. Места «простых» бортмехаников находились внутри крыла, где было достаточно просторно (толщина профиля у фюзеляжа достигала 2 м!). Они непосредственно контролировали работу двигателей, могли проводить их регулировку в полете и даже мелкий ремонт, а также обслуживали радиаторы, выдвигавшиеся из крыла вручную. Связь между членами экипажа осуществлялась посредством электрического и механического телеграфов, а также голосовых труб.
Специально для производства самолетов-гигантов фирма «Мицубиси» построила в г. Нагоя новое предприятие - «Дай- Ни Киндзоку Хикоки Кодзё» («завод металлических самолетов № 2»). В апреле 1930 г. в Германии было приобретено необходимое оборудование, а также материалы, детали и узлы. Для оказания помощи в налаживании производства в Японию прибыло несколько немецких инженеров во главе с Евгением Шваде. Общий надзор за ходом работ со стороны заказчика осуществляла группа офицеров во главе с тайся (полковником) Кодзуми.
Столь сложная и дорогая машина как К51 не могла стать массовой - армия заказала всего шесть экземпляров этого тяжелого бомбардировщика. Постройка первого из них заняла более года и была завершена в августе 1931 г. Самолет в частично разобранном состоянии перевезли на расположенный в 30 км от Нагои аэродром Кагамихара, где собрали. 26 октября 1931 г. К51 впервые поднялся в воздух. По другим данным, первый полет состоялся лишь 26 декабря. Нет ясности и насчет того, кто же дал К51 «путевку в небо»: одни источники утверждают, что в первый полет машину поднял немецкий летчик-испытатель Вильгельм Циммерманн, другие - что японский пилот.
В августе 1932 г. был готов второй экземпляр К51, к концу года - третий, в 1933 г. - четвертый, а к марту 1935 г. армии передали пятую и шестую машины. Сдача пятого экземпляра сильно задержалась из-за пожара, вспыхнувшего на заводе в феврале 1934 г. и повредившего самолет, готовый к тому времени на 80%. Первые две машины были полностью выполнены из немецких деталей и узлов. В третьем доля импортных комплектующих была существенно снижена, а последние три машины изготавливались полностью из японских материалов.
Первые четыре К51 оборудовались 12-цилиндровыми V-образными карбюраторными моторами жидкостного охлаждения «Юнкере» L88 мощностью 800 л.с. Фирма «Мицубиси» купила лицензию на этот мотор, но изготовила лишь 18 единиц. На пятом и шестом экземплярах установили принципиально новые дизельные моторы Jumo 204 мощностью 720-750 л.с. - рядные 6-цилиндровые, с двумя противобежными поршнями в каждом цилиндре. Лицензия на эти моторы также была приобретена «Мицубиси», но их выпуск в Японии так и не наладили - на К51 установили двигатели, купленные в Германии.
Дизельные двигатели отличались меньшим расходом топлива по сравнению с L88, но проигрывали им в мощности. Поэтому уже в ходе службы на К51 опробовали различные варианты мотоустановки: компромиссный (два мотора L88 и два Jumo 204 - соответственно, внутренние и внешние) и радикальный (четыре новых двигателя «Кавасаки» Ха-9 мощностью 600/900 л.с. - лицензионных немецких BMW IX). Но ни один из них к улучшению характеристик не привел, и самолеты всю службу страдали от недобора мощности. Преследовали К51 и другие технические проблемы - например, постоянные протечки системы охлаждения.