Для нового самолёта было выбрано довольно длинное и узкое трехлонжеронное цельнометаллическое крыло с работающей обшивкой сравнительно тонкого профиля, обеспечившее хорошую маневренность и приличную дальность. Углы стреловидности передней и задней кромок были одинаковы. Между элеронами и фюзеляжем располагались щелевые закрылки. Элероны были металлической конструкции с полотняной обшивкой и имели триммеры, регулируемые на земле. В консолях были предусмотрены места для двух пулеметов «тип 89» калибра 7,69 мм, пары топливных баков, колесных ниш и крепления для двух съемных подкрыльевых держателей.
Оперение и стабилизатор также имели цельнометаллическую конструкцию с дюралевой обшивкой неподвижных поверхностей и полотняной у рулей высоты и поворота. Руль поворота имел триммер, регулируемый только на земле, тогда как каждый руль высоты имел триммер, регулируемый из кабины пилота.
Уборка главных стоек шасси осуществлялась гидравликой внутрь к оси самолета. Ниши колёс полностью закрывались подвесными щитками. Колеса главных стоек (600 х 175 мм) были оснащены гидравлическими тормозами. Самоориентируемое хвостовое колесо (200 х 75 мм) убиралось в фюзеляж и закрывалось створками. Уже со следущей модификации Ки.61-1оцу с целью упрощения производства и эксплуатации начало вводится неубираемое хвостовое колесо.
Топливная система включала четыре протекгированных бензобака общей емкостью 550 л. Одна пара располагалась в фюзеляже, а другая – в крыле. Под каждой плоскостью на съёмных держателях можно было подвесить по одному 200-литровому сбрасываемому топливному баку.
Как и ранее, при проектировании особое внимание уделялось чистоте аэродинамических форм и соблюдению культуры веса конструкции. В отличие от абсолютного большинства находящихся на вооружении и проектируемых японских самолётов того времени, Ки.61 создавался с максимальным учетом требований безопасности пилота: уже на стадии проекта помимо протестированных баков предусматривались и бронирование и противопожарная защита пилота. Вооружение Ки.61 в целом соответствовало стандарту Ки.6003 и должно было состоять из квартета крупнокалиберных пулемётов Хо-103.
Однако развёртывание серийного производства крупнокалиберных пулемётов Но-103, спроектированных на основе американского «Кольт-Браунинга», встретилось с немалыми трудностями. В результате с реализацией плана полного перевооружения армейских истребителей пришлось повременить, а некоторые пункты этой программы и вовсе остались нереализованными. Например, основной японский армейский истребитель Ки.27 того времени так и не получил этого оружия, а на только недавно начавшие поступать на вооружение Ки.43 решено было сменить лишь один из двух пулемётов винтовочного на крупнокалиберный. Да и это было сделано далеко не сразу, а уже в ходе войны, когда выяснилась низкая эффективность вооружения «Хаябусы». Что касается «ласточки», то было принято решение выпускать её в варианте Ки.61-1ко (Ки.61 -1а) с вооружением из пары крыльевых пулемётов «тип 89» калибра 7,69 мм и пары синхронных пулемётов «тип 1» (Хо-103) калибра 12,7мм, а позднее, когда производство оружия будет отлажено и наберёт необходимый темп, перейти к выпуску модификации Ки.61-1оцу (Ки.61 -lb), вооружённой, как и планировалось, квартетом крупнокалиберных пулемётов.
Проектирование и постройка новой машины велись достаточно быстрыми темпами, основные работы по Ки.61 развернулись в декабре 1940 г., а ровно через год, 11 декабря 1941 г. , завод в Кагамигахара выпустил первый прототип Ки.6101, который отличался от первых серийных истребителей лишь наличием двух дополнительных окошек перед кабиной пилота и бульбообразных наплывов сборников гильз и звеньев пулемётных лент под крыльями.