Cały program budowy wersji myśliwskiej trwający od grudnia 1940 roku do marca 1941 roku zakończył się na etapie trzech maszyn prototypowych, które nie spełniły oczekiwań lotnictwa armii. Opóźniło to ponadto wybudowanie pierwszego, bombowego samolotu seryjnego, który ukończono dopiero w sierpniu 1941 roku (niektóre źródła podają, iż miało to miejsce dopiero we wrześniu 1941 roku). Pomimo uruchomienia produkcji seryjnej do końca grudnia 1941 roku zdołano przekazać lotnictwu armii zaledwie 29 egzemplarzy. Obok macierzystych zakładów Nakajimy, w produkcję seryjną zaangażowana miała być również zlokalizowana w Mandżurii wytwórnia Manchuria Airplane Manufacturing Company (jap. Manshū Koku Hikōki Seizō Kabushiki-kaisha; w skrócie Manshū), która odpowiadała za dostarczenie samolotów jednostkom na podległym sobie terenie. Pomimo rozpoczęcia prac nad uruchomieniem produkcji już w 1940 roku, wytwarzanie tak skomplikowanej maszyny nie przebiegało sprawnie i szybko. Do połowy 1942 roku zdołano wyprodukować w Manshū zaledwie 30 samolotów Ki-49 I, które dostarczono do 74 Pułku Bombowców Ciężkich stacjonujących w Mandżurii.