Na przełomie lat 1939/1940 prace nad Ki-49 uległy dużemu spowolnieniu. Armia była usatysfakcjonowana osiągami zmodernizowanych Ki-21. Nie chciała również, podczas prowadzonych walk wymieniać floty bombowej. Wiązałoby się to z przerwą w dostawach bombowców. Wymagało czasu, aby przeszkolić załogi na nowym typie samolotu, co w warunkach trwającego konfliktu było nie do zaakceptowania. Tym samym zamówiono jedynie siedem egzemplarzy przedseryjnych, przeznaczonych do dalszych prób. W wyniku przeprowadzonych badań maszyna została skierowana do produkcji seryjnej 20 listopada 1940 roku pod oznaczeniem Ciężki Samolot Bombowy Donryu Armii Typ 100 Model 1 - Ki-49 I.
Produkcja seryjna Pomimo formalnego skierowania samolotu do produkcji, na pierwszy egzemplarz seryjny trzeba było czekać do sierpnia 1941 roku. Powodem opóźnienia była próba zbudowania na bazie Ki-49 maszyny myśliwskiej. Inicjatorem pomysłu przebudowy samolotów bombowych na ciężko uzbrojone maszyny myśliwskie, zdolne do towarzyszenia wyprawom bombowym była Cesarska Marynarka Wojenna. Do pełnienia nowej roli wyznaczono samoloty Mitsubishi G3M. Z kilku egzemplarzy usunięto wyposażenie bombowe i uzbrojono je w dodatkowe karabiny maszynowe i działka.