Wraz z uruchomieniem produkcji nowej wersji bombowca, wersję Ki-49 I postanowiono przebudować na maszyny transportowe. Zmniejszono ciężar konstrukcji, demontując zbędne opancerzenie, zredukowano liczbę karabinów maszynowych do trzech oraz załogę samolotu, pozostawiając dwóch pilotów, jednego strzelca oraz strzelca-nawigatora. Tak zmodyfikowana maszyna otrzymała oznaczenie Ki-49 I Kai. Mogła wziąć na pokład 12 pasażerów lub odpowiadający im ładunek. Samoloty znalazły się na stanie 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15 i 20 Samodzielnych Eskadr Transportowych i obsługiwały loty pomiędzy wyspami macierzystymi a Nową Gwineą i Rabaul. Transportowa wersja Donryū wykorzystywana była również do szkolenia personelu latającego na tego typu maszynach w Szkole Lotnictwa Komunikacyjnego mieszczącej się w Mito i w szkoleniu personelu naziemnego w szkole w Tokorozawa.
Pod koniec 1944 roku część samolotów Ki-49 I zmodyfikowano do pełnienia roli morskiego samolotu patrolowego. Maszyny wyposażono w detektor anomalii magnetycznych oraz radar przeszukujący powierzchnię morza. Tak wyposażone maszyny skierowano do wykrywania nieprzyjacielskich okrętów podwodnych na obszarze pomiędzy Japonią a Filipinami. Wersja Ki-49 I wykorzystywana była również do szkolenia pilotów w 105. Szkolnym Pułku Lotniczym od początku 1942 roku do początku 1944 roku.
W amerykańskich rękach