Ki-46-II dzięki nowemu silnikowi osiągnął imponującą szybkość 604 km/h.
W toku produkcji dokonywano drobnych zmian w samolocie, zmieniano silniki a w wersji Ki-46 III także uzbrojenie – przystosowując go do roli myśliwca przechwytującego.
Wersje produkcyjne Ki-46 – prototyp Ki-46 I (Wzór 100) – samolot rozpoznawczy armii japońskiej Ki-46 II – wersja seryjna samolotu rozpoznawczego Ki-46 II Kai – trzymiejscowa wersja szkolno-treningowa, ze zmienioną kabiną Ki-46 III – prototyp Ki-46 III – wersja seryjna samolotu rozpoznawczego Ki-46 III Kai – myśliwiec przechwytujący, uzbrojony w 2 działka kal. 20 mm (stałe w dziobie kadłuba) i 1 działko kal. 37 mm (stałe zamontowane ukośnie na grzbiecie kadłuba) Ki-46 IIIa – samolot szturmowy, uzbrojony w działko kal. 37 mm Ki-46 IIIb – samolot szturmowy Ki-46 IIIc – prototyp Ki-46 IV – prototyp wyposażony w silniki Mitsubishi Ha-112 z turbodoładowaniem o mocy 1500 KM Ki-46 IV – prototyp samolotu myśliwsko-rozpoznawczego
Produkcję samolotu Mitsubishi Ki-46 zakończono w 1945 roku i łącznie w latach 1940 – 1945 zbudowano 1742 samoloty tego typu wszystkich wersji.