Япония быстро наращивала силы в районе конфликта: 24 июля в Мукден (именуемый японцами Хотен; ныне г. Шеньян) прибыло сразу пять тютаев, вооруженных Ки-10: два в составе 2-го хико дайтая (командир - сёса Сабуро Кондо), два - 8-го хико дайтая, возглавляемого тайса (полковником) Макото Саса, а также отдельный 9-й докурицу хико тютай, которым командовал тайи (капитан) Кумао Акита. Первые две части прибыли из метрополии - они были выделены, соответственно, 5-м и 4-й хико рентаями, дислоцировавшимися в Татикаве (у Токио) и Татираи (префектура Фукуока, о. Кюсю). 9-й отдельный отряд выделил 6-й авиаполк, дислоцировавшийся в Корее, в Пхеньяне (японское название - Хейдзё).
Первоначально главной задачей Ки-10 являлось патрулирование района Пекин-Тяньцзин и сопровождение собственных бомбардировщиков. 28 июля 2-й и 8-й хико дайтай перелетели в Тяньцзин, откуда в течение двух дней летали на штурмовки китайских войск, пытавшихся атаковать этот аэродром. Их самолеты Ки-10 были в спешном порядке дооборудованы подфюзеляжными держателями для двух 30-кг осколочных бомб. Не в последнюю очередь благодаря авиационной поддержке японские войска смогли до конца месяца очистить от противника район Тяньцзиня и взять Пекин.
В августе 1937 г. 1-й хико дайтай включили в состав Временной авиационной бригады (Ринцзи Хикодан), созданной для оказания авиационной поддержки наступлению японских войск в направлении Калган (провинция Хебей). Бригада объединяла в общей сложности шесть тютаев - по два истребительных, разведывательных и бомбардировочных. 22 августа 1-й хико дайтай передислоцировали в только что захваченный Жангкай, а затем - в Жангбей, расположенный поблизости. Задачей истребителей стало воздушное патрулирование занятого японцами района. 19 сентября во время рутинного патрульного полета группа Ки-10 из 2-го тютая (командир - тайи Цутому Мидзутани) наткнулись западнее Татунга (Датонга) на шестерку китайских самолетов (вероятно - «Дугласов» 0-38). Четверка Ки-10, ведомая тюи (старшим лейтенантом) Йосио Хиросе (будущий ас с девятью воздушными победами) немедля бросились на противника. В коротком бою каждый из японских пилотов сбил по одному вражескому самолету. Эти воздушные победы стали первыми в истории авиации Императорской армии.
Оказия для увеличения боевого счета представилась японским пилотам два дня спустя. 21 сентября семь Ки- 10 1-го хико дайтая сопровождали 14 тяжелых бомбардировщиков из 12-го хико рентая в рейде на Тайюань (провинция Шаньси). На пути к цели японцы встретили пару разведчиков «Воут» «Корсар» и безо всяких затруднений сбили их. Над Тайюанем семь китайских истребителей «Кертисс» «Хоук» II попытались перехватить японские самолеты. По итогам воздушного боя пилоты 1-го хико дайтая заявили о семи сбитых и двух поврежденных вражеских машинах. Но и сами японцы понесли потери - погиб командир 1-го хико дайтая Хироси Мива. На посту его сменил сёса Суити Окамото. В дальнейшем до конца месяца встреч в воздухе с китайскими истребителями не было зафиксировано. В начале октября 1937 г. 1-й хико дайтай вернулся в Хайлан.
Как же действовали в начальной фазе конфликта другие части, вооруженные истребителями Ки-10? В августе 1937 г. 1-й тютай 2-го хико дайтая передислоцировали в Ланьфан, северо-западнее Тяньцзина. 2-й тютай оставался в Тяньцзине. 8-й хико дайтай, а также 9-й докурицу тютай прибыли на аэродром Наньюань (в окрестностях Пекина). По мере продвижения наземных частей 8-й хико дайтай передислоцировали в Баодинь (юго-западнее Пекина), затем в Шицзячуань, и наконец - в Тайюань. 9-й докурицу тютай на непродолжительное время задержался в Ланьфане, а затем прибыл в Баодинь.
1 октября 1937 г., при отражении вражеского налета на Тайюань, пилоты 8-го хико дайтая добились двух побед: Масаёси Оцубо сбил легкий бомбардировщик, а Хадзиме Товада и Киёси Нисикава объединенными усилиями справились с истребителем «Кертисс» «Хоук». Пять дней спустя отличились пилоты 2-го хико дайтая. Тройка Ки-10, ведомая тюи Мицуго Савадой (будущий ас, одержавший 11 воздушных побед, в т.ч. пять - на Ки-10) перехватили над Баодинем три штурмовика «Кертисс» «Шрайк». Один из них был сбит Савадой, остальным удалось уйти. 15 октября пилоты 8-го хико дайтая сбили два вражеских самолета над Синьсянем. 25 октября четверка Ки-10 2-го хико дайтая сопровождали невооруженный курьерский самолет. На пути им встретились два китайских разведчика «Корсар», и оба они были сбиты Косуке Кавахарой (правда, одну победу он разделил с Хироси Секигути). 30 октября пилоты 8-го хико дайтая заявили об уничтожении одного вражеского самолета в районе Хинькоу. А 15 ноября, во время сопровождения бомбардировщиков на Луойян (провинция Хенань, южнее Тайюаня) тюи Савада одержал свою вторую победу, сбив «Корсара».