Проект Ki-67 под руководством доктора Хисаноджо Озава начался в конце 1941 г. по заказу японских ВВС. Первый прототип поднялся в воздух в начале 1943 г., а в конце года 15 Ki-67 были укомплектованы. «Хирую» продемонстрировал ряд серьезных преимуществ перед ранними моделями армейских бомбардировщиков не только в летных качествах, но и в степени бронезащиты экипажа и топливных баков. Заказы были размещены в начале 1944 г., и летом самолеты начали поступать на вооружение. Первое боевое крещение Ki-67 (у союзников – кодовое прозвище «Пегги») получил во время битвы на Филиппинском море, где самолеты вели армейские экипажи, но машины использовались как торпедоносцы, поэтому руководил операцией ВМФ. На следующей модели установленные прежде «заподлицо» бортовые пулеметы были заменены на пулеметы в блистерах. К концу войны «Мицубиси» построил 606 «Хирую», «Кавасаки – 91», «Ниппон Никоки» – 29 и армейский воздушный арсенал – 1. Большинство Ki-67 базировались на Куюси и в последний год войны воевали над Иводзимой, Марианскими островами и Окинавой. Некоторые самолеты использовались для испытаний 2500-сильного двигателя Ha-214, но он так и не был завершен до окончания войны. Материальное воплощение получил лишь Ki-109 – «тяжелый истребитель». Он заменил предлагавшийся ранее Ki-69 – истребитель сопровождения версии «Хирую» и проект 1943 г. – Ki-112. Две машины модели iB в начале 1944 г. были направлены в армейский воздушный арсенал в Ташикава, где их приспособили для установки 75-мм пушки в носовой части самолета, при остальном вооружении, состоявшем из единственного 12,7-мм пулемета в хвосте. Было построено 20 четырехместных истребителей, но неспособность «Мицубиси» поставить предназначенные для них двигатели с турбонаддувом заставила устанавливать на этих машинах те же двигатели, что и на бомбардировщиках. С этими моторами они не были в состоянии достичь высоты, на которой должны были выполнять свою основную задачу – перехватывать бомбардировщики B-29 «Суперфортресс», бомбившие Японию.
Первый прототип Ki-49 поднялся в воздух в августе 1939 г., спустя примерно полгода после заказа японских ВВС. За ним последовал второй прототип, оба имели двигатели «Накадзима». Ki-49 проектировался как замена «Мицубиси» Ki-21 с целью увеличить скорость машины и улучшить слабое защитное вооружение. Но прототипы показали скорость всего на 20 миль/ч (32 км/ч) выше, чем была у Ki-21, имели малый практический потолок и были вооружены только одной 20-мм пушкой и двумя 7,92-мм пулеметами. В следующие прототипы были внесены некоторые улучшения. На модели I, поступившей в производство в конце весны 1940 г., стоял 1250-сильный двигатель Ha-41. В Ота было построено 129 «Донрую», имя самолету дал производитель по хорошо известному там месту поклонения Синто (в переводе «Донрую» означает «Пожиратель драконов».) Союзники называли его «Элен». Следующая версия самолета имела три дополнительных 7,92-мм пулемета, а на другой модификации все пулеметы были 12,7-мм калибра. «Накадзима» построил 649 Ki-49, «Ташикава» – 506 и небольшое количество – «Мансуи». Родительские компании завершили также 6 экземпляров Ki-49III с 2500-сильными двигателями, но эта версия развития не получила, и производство «Донрую» в декабре 1944 г. было свернуто. Первый боевой опыт Ki-49 получил 19 февраля 1942 г., когда целая группа этих машин атаковала порт Дарвин в Австралии из Новой Гвинеи. Ki-49 II, который поступил на вооружение в сентябре, использовался в Китае, Бирме, Индии, голландской Вест-Индии, на Формозе и Филиппинах. После кампании на острове Лейте, в которой много самолетов было потеряно, их широко использовали для атак камикадзе, а некоторые были заняты минной разведкой и патрулированием побережья. Последний полет японских ВВС совершил Ki-49, на котором посланник императора Хирохито прилетел для подписания акта о капитуляции Японии в августе 1945 г. Несоответствие между мощностью двигателей и оборонительным вооружением самолета было так велико, что Ki-49 всегда имел слишком малый запас бомб и неподходящую дальность полета. Прототип истребителя Ki-58 имел пять 20-мм пушек и три 12,7-мм пулемета.