Do napędu zamierzano wykorzystać nowo projektowane silniki gwiazdowe Nakajima NK7A Mamoru 11.
Gotowy prototyp oznaczony jako G5N1 po raz pierwszy wzbił się w powietrze 10 kwietnia 1941 roku (niektóre źródła za datę oblotu podają 20 grudnia 1939 rok). Nakajima G5N był pierwszym czterosilnikowym samolotem japońskiej Marynarki bazującym na lądzie oraz pierwszym japońskim samolotem z trójpodporowym podwoziem z przednim podparciem chowanym w locie. Przewidywania Douglasa o bezużyteczności DC-4E w roli samolotu bojowego okazały się słuszne. Brak dopracowanych silników NK7A zmusił konstruktorów do użycia w prototypie silników Mitsubishi MK4B Kasei 12. Ich moc okazała się jednak za mała, jak na tak dużą i ciężką konstrukcję. Samolot był ociężały, z trudem reagował na polecenia załogi, jego prędkość i zasięg mocno odbiegały od oczekiwań Marynarki. Aby przeciwdziałać zaistniałej sytuacji zdecydowano radykalnie odciążyć samolot, ograniczając między innymi liczbę paneli kadłubowych, a tym samym zmniejszając liczbę połączeń nitowych. Nowy prototyp z docelowymi, ale nadal niedopracowanymi silnikami NK7A otrzymał oznaczenia G5N2.