После завершения заводских испытаний первый экземпляр К51 передали в испытательный центр армейской авиации в Тачикаве. В мае 1932 г. самолет передали на авиабазу Хамамацу, где базировался бомбардировочный 7-й хико рентай. Туда же поступали и все последующие выпущенные машины. На вооружение К51 не принимался - в 1933 г. Рикугун Коку Хонбу лишь приняло самолет в эксплуатации. Тем не менее, официальное военное обозначение самолету присвоили: «Киу-Ни-Сики Юбакугекики» («тяжелый самолет-бомбардировщик тип 92»), сокращенно - «92 Юбаку». В рамках системы обозначений «Ки Го» самолет получил индекс Ки-20. Однако вплоть до января 1940 г. эти обозначения оставались засекреченными - равно как и само существование самолета. Лишь изредка проскакивали упоминания о каком-то «Чоюбакугекики» - «Сверхтяжелом бомбардировщике», японском чудо-оружии того времени.
Несмотря на то, что самолеты-гиганты дислоцировались на одном аэродроме с 7-м хико рентаем, первоначально в его состав они не входили, образовав отдельную засекреченную часть - «Бо Тютай». Возглавил её coca (майор) Нобору Таки. Уже в июне 1933 г. началась подготовка экипажей. Наибольшую трудность для пилотов тяжелых бомбардировщиков «тип 92» составляла посадка - из закрытой кабины, находящейся на высоте 6 м, трудно было определить расстояние до земли при заходе на посадку. Поэтому самолеты дополнительно оборудовали раздвижным металлическим щупом, касавшимся земли гораздо раньше, чем колеса шасси, сигнализируя об этом пилотам. В общем же, Ки-20 считался достаточно простым в управлении и «летучим» самолетом - без бомбовой нагрузки он мог спокойно продолжать полет при одном выключенном двигателе. Однако при подвешенных бомбах он становился медлительным и вялым.
Большие и тяжелые самолеты причиняли большие трудности аэродромной обслуге. При взлетной массе, достигавшей 25 тонн, они могли действовать только с достаточно прочных ВПП. Для буксировки Ки-20 по летному полю приходилось применять тяжелые артиллерийские тягачи, а маневрирование машиной с размахом крыла 44 м требовало особой осторожности.
Повоевать тяжелым бомбардировщикам «тип 92» так и не пришлось, хотя возможностей для этого хватало. Уже в январе 1932 г., во время т.н. «шанхайского инцидента», предлагалось отправить на боевое задание единственный имевшийся в то время К51, но этому помешало отсутствие подготовленного экипажа. В 1937-1938 гг. несколько раз поднимался вопрос об участии Ки-20 в войне против Китая, а в 1939 г. - в боях на р. Халхин-Гол. Но во всех случаях в бой они так и не пошли - помешали проблемы базирования на полевых аэродромах, а также опасения рассекретить или потерять «чудо-бомбардировщик». Поэтому всю свою карьеру Ки-20 совершали только тренировочные полеты над территорией Японии, изредка появляясь в Манчжурии. Секретность не позволила использовать даже пропагандистский потенциал от обладания огромной машиной.
В сентябре 1938 г. «Во Тютай» перестал быть отдельным - его включили в состав 7-го хико сентая. В 1937 г. в армейской авиации Японии произошла реорганизация, в ходе которой вместо хико рентаев (авиаполков) появились хико сентаи (этот термин также часто переводится как «авиаполк», но больше ему соответствует «авиагруппа»).
«Тей 1»(«Фарман» F.50)
«Тей 2» «ранняя модель» («Фарман» F.60)
«Тей 2»«окончательная модель» («Фарман» F.62)
«Кавасаки» «тип 87» (Do N)
«Мицубиси» «тип 92», Ки-20 (Ju К51)
Двигатели: тип мощность, л.с.
«Сальмсон» 9Z 2x230
«Лоррэн»12Db 2x400
«Кавасаки» - BMW IV2x450/600
«Мицубиси» -«Юнкере» L88 4x800
Размах крыла, м
22,35
28,0
26,52
26,80
44,0
Длина самолета, м
10,92
14,33
18,50
23,20
Высота самолета, м
3,60
4,91
5,85
7,0
Площадь крыла, кв. м
101,60
165,0
158,10
121,0
2948,0
Масса, кг:пустого самолета взлетная
23663116
25004520
30005500
44007650
14 900 25 445
Скорость, км/ч: максимальная крейсерская
151
160
166
180 170
200
Время набора высоты, мин:3000 м
44'0"
26'30"
Практический потолок, м
4750
4500
4700
5000
2050
Дальность полета, км
2500
Продолжительность полета, ч
4
4
4
6
Впервые публично Ки-20 были продемонстрированы только в январе 1940 г., во время военного парада в Токио. Несколько месяцев спустя, весной 1940 г., самолеты сняли с вооружения - и с того времени охотно демонстрировали на земле в ходе различных выставок вооружений. Во время Второй мировой войны все Ки-20 отправили в утиль - за исключением одного экземпляра, ставшего экспонатом музея авиации в Токородзаве. После капитуляции Японии он, вместе с другими экспонатами, был уничтожен по указанию оккупационных властей.