Максимальная скорость, км/ч /на высоте, м
285
270/3000
274/3000
320
290/0305/3000
Время набора, мин / высоты, м
12'/5000
11'18’75000
1175000
8'10’75000
4’/30001075000
4730008'/5000
Потолок, м
9000
8500
7650
9500
9000
9400
Дальность полета, км
500
850
Принятие на вооружение сразу двух современных истребителей и разворачивание их серийного выпуска позволило достаточно оперативно заменить в строевых частях устаревшие машины «Ко 4». Истребителями «тип 91» в течение двух лет перевооружили три тютая 1 -го хико рентая (авиационного полка) в Касумигауре и два тютая 5-го хико рентая в Тачикаве. Конкурент — «тип 92» — в тот же период поступил в три тютая 4-го хико рентая в Тачиараи на о. Кюсю. Кроме того, истребителями «Кавасаки» вооружили части за пределами метрополии — по одному тютаю в 6-м хико рентае в Корее и 8-м на Формозе.
В январе 1932 г. несколько истребителей «тип 91» (вместе с более старыми «Ко 4») в составе 3-го докурицу хико тютая, направленного в Китай для поддержки частей морской пехоты во время т.н. «шанхайского инцидента». В августе того же года новые истребители появились в Манчжурии: туда направили 1-й тютай 1-го хико рентая (самолеты «тип 91») и 2-й тютай 4-го хико рентая («тип 92»), Они вошли в состав 11-го хико дайтая, в декабре 1935 г. развернутого до полка и переименованного в 11-й хико рентай. В том же месяце истребители «тип 91» поступили на вооружение двух тютаев 16-го авиаполка, развернутого в Маньчжурии на базе 2-го хико дайтая. В августе 1936 г. такие самолеты прибыли в Корею — ими вооружили один тютай 9-го хико рентая.
Истребители «тип 91» служили ещё в одной части — так называемой «2-й эскадрилье Каваиды», сформированной в конце 1936 г. по инициативе командования Квантунской армии и названой так по имени её командира — Йосимасы Каваиды. В её состав вошло более 20 самолетов, в том числе не менее четырех истребителей «тип 91». Задачей эскадрильи являлась поддержка маньчжурско- монгольских войск, воевавших на территории Внутренней Монголии против частей центрального китайского правительства. Эскадрилья Каваиды действовала в провинциях Хахар и Сюлянь до января 1937 г. Ввиду отсутствия противодействия в воздухе, истребители «тип 91» применялись лишь для штурмовки наземных целей.
Самолеты «Накадзима» «тип 91» очень нравились летчикам за прекрасную маневренность и легкость пилотирования. Любили их и механики, поскольку «тип 91» оказался простым в обслуживании, а его двигатель — надежным и безотказным. Истребитель «Кавасаки» «тип 92» имел лучшие скорость и скороподъемность, но, с другой стороны, был трудноуправляемым на малых скоростях, в том числе на взлете и посадке. Двигатели их в условиях маньчжурских зим в полной мере показали свой капризный характер.
С 1935 г. на смену обоим типам истребителей начали поступать новые машины — «Кавасаки» «тип 95» (Ки-10). Процесс замены шел настолько интенсивно, что к моменту начала войны с Китаем в июле 1937 г. на истребителях «тип 91» и «тип 92» не летала уже ни одна боевая часть. Выведенные с первой линии самолеты этих типов в течение нескольких лет ещё эксплуатировались в школах.
Истребители «Накадзима» «тип 91», так же, как и более старые «Ко 4», поставлялись в авиацию провинции Гуанси и Маньчжоу-Го. В авиации Гуанси первые два самолета «тип 91» появились в сентябре 1934 г. В сентябре следующего года прибыло ещё десять машин этого типа. Они поступили на вооружение 1-й эскадрильи в Люйчжоу. Когда в августе 1937 г. самолеты и личный состав авиации Гуанси были включены в ВВС центрального китайского правительства, истребители «тип 91» передали 32-й и 34-й эскадрильям. Однако ввиду отсутствия запчастей эти машины достаточно быстро пришлось списать.
Точное количество самолетов «Накадзима» «тип 91», переданных Маньчжоу-Го, неизвестно. К началу 40-х гг. они были вытеснены из боевых частей более современными самолетами Ки-10 и Ки-27, но впоследствии ещё некоторое время эксплуатировались в качестве учебных.