Новая модификация двигателя - Ха-2-II(«тип 93 модель 2») - отличалась существенно большей мощностью: номинальной 750 л.с., максимальной 900 л.с. и взлетной 940 л.с. Кроме того, удалось значительно улучшить показатели надежности двигателя и увеличить его ресурс. Однако, изменения, внесенные в планер, привели к увеличению взлетной массы и, как следствие, несмотря на установку более мощных двигателей радикально улучшить летные качества самолета не удалось. Тем не менее, предложенные изменения были одобрены военными, и модифицированный бомбардировщик приняли на вооружение как «Киу-Сан- Сики Ни-Гата Юбакугекики» («тяжелый самолет-бомбардировщик тип 93 модель 2»), или же Ки-1-ll. Ранним машинам присвоили наименование «Киу-Сан-Сики Ичи-Гата Юбакугекики» («тяжелый самолет-бомбардировщик тип 93 модель 2»), или же Ки-1-l. Серийные Ки-1-ll несколько отличались от прототипа (самолета 1071) - в частности, на них отказались от шарообразной носовой стрелковой установки в пользу обычной открытой.
В общей сложности изготовили 118 самолетов Ки-1: до марта 1934 г. выпустили 17 экземпляров (включая прототипы), до марта 1935 г. - 37, до марта 1936 г. - тоже 37, а в последующие несколько месяцев - ещё 27 машин. Однако, точная разбивка на модификации неизвестна. Во многих публикациях принимается как данность то, что начиная с 71 -го экземпляра все самолеты строились в варианте Ки-1-ll. Однако, сточки зрения логики это представляется маловероятным: ведь должно было потребоваться несколько месяцев, чтобы испытать 71-й экземпляр и сделать выводы о целесообразности внедрения изменений в серию - а тем временем завод должен был продолжать сдавать самолеты ранней модификации. Таким образом, рискнем предположить, что в варианте Ки-1-II выпустили порядка 30 самолетов.
Тяжелые бомбардировщики Ки-1 начали поступать в части в 1934 г., заменяя устаревшие самолеты «тип 87». Первыми их получили тяжелые тютаи 7-го (авиабаза Хамамацу) и 12-го (Куньчулин, Маньчжурия) хико рентаев. В сентябре 1936 г. Ки-1 поступили в 10-й хико рентай (Цицикар, Манчжурия), а в марте 1937 г. - в 14-й хико рентай, базировавшийся в Каги на Формозе (Тайване).
Боевое крещение самолеты Ки-1 получили в начальном периоде второй японо-китайской войны, начавшейся 7 июля 1937 г. инцидентом на мосту Марко Поло. После объявления японцами мобилизации на аэродромы в южной части Манчжурии, а вскоре - и в оккупированном районе Пекина перебросили в общей сложности 24 авиационных тютая (эскадрильи). Помимо тютаев Ки-1 из 10-го и 12-го хико рентаев, на ТВД прибыли ещё четыре эскадрильи таких бомбардировщиков. Три из них выделил 7-й хико-рентай, причем две были сведены в 6-й хико дайтай (авиационный батальон), а третья действовала самостоятельно под обозначением 3-й докурицу хико тютай (отдельная авиационная эскадрилья). Ещё одна эскадрилья - 15-й докурицу хико тютай - прибыл с Формозы, из состава 14-го хико рентая.
Бомбардировщики Ки-1 наносили удары по позициям и скоплениям китайских войск, железнодорожным узлам, аэродромам, а также по китайским городам. В 1938 г. район их действий перемещается из северного Китая южнее. Однако, в том же году началась замена Ки-1 более современными бомбардировщиками «Мицубиси» Ки-21 («тип 97») и «Фиат» BR.20 («тип I»). Некоторое количество Ки-1 служило в качестве учебных, в частности, в бомбардировочной авиашколе в Хамамацу.
Во время боевых действий в Манчжурии самолет «Айкоку №1» неплохо зарекомендовал себя в роли самолета непосредственной поддержки, существенно превосходя устаревшие легкие бомбардировщики «Мицубиси» «тип 87» и «Кавасаки» «тип 88». Его положительными чертами являлись прочная цельнометаллическая конструкция и высокие по тем временам летные данные. Исходя из опыта боевого применения, Рикугун Коку Хонбу (Главное бюро армейской авиации) приняло решение о целесообразности создания наряду с одномоторным легким бомбардировщиком (им стал «Кавасаки» Ки-3) ещё и двухмоторной машины этого класса. В сентябре 1932 г. фирма «Мицубиси» получила соответствующее техническое задание, как и в случае с тяжелым бомбардировщиком (будущим Ки-1)-достаточно подробное.