i 16,5 mm, mające chronić załogę i pojemniki z amunicją oraz samouszczelniające się zbiorniki paliwa. Z 400 do 800 kg zwiększono ładunek bomb. Kadłub został wydłużony z 12,6 do 12,75 m. Masa płatowca wzrosła do 500 kg, ale zastosowanie silników Nakajima Ha-115 o mocy 846 kW (1150 KM) pozwoliło zwiększyć prędkość maksymalną do 505 km/h. Zbudowano trzy prototypy tej wersji, a od kwietnia 1942 do października 1944 roku powstało 1408 samolotów Ki-48-II w trzech wariantach.
Samolot Ki-48-IIa był uzbrojony w trzy karabiny maszynowe 7,7 mm. Ki-48-IIb miał zamontowane pod płatem perforowane hamulce aerodynamiczne, zapewniając możliwość bombardowań z lotu nurkowego. W Ki-48-IIc wzmocniono uzbrojenie obronne – w górnym stanowisku zamiast karabinu maszynowego 7,7 mm zamontowano 12,7 mm, a nawigator otrzymał dodatkowy karabin 7,7 mm do strzelania przez boczne okienka. W ostatnim czasie wojny część zachowanych samolotów dostosowano do standardu Ki-48-II KAI. Maszyny te, przeznaczone dla kamikaze, miały podwieszoną bombę 800 kg z zapalnikiem wystającym przed kadłub. Nosiły nazwę „Specjalny samolot szturmowy armii Typ99”. Po raz pierwszy bojowo Ki-48 użyto w Chinach jesienią roku 1940.