W tym czasie powstał jednak kolejny prototyp samolotu, który był gotowy maju 1931 roku. Podany testom, zyskał akceptacje i został wprowadzony do produkcji pod oznaczeniem A2N2. W samolocie tym zwiększono uzbrojenie, zastosowano nowy silnik Nakajima Kotobuki 2.
Już po rozpoczęciu produkcji wersji A2N2 zbudowano nowy prototyp oznaczony jako A2N3, który miał nieznacznie zmienioną konstrukcję, zastosowano w nim ulepszony silnik Nakajima Kotobuki 2 Kai 1. Konstrukcja tego samolotu stała się podstawą do opracowania dwumiejscowej wersji samolotu służącej do zaawansowanego treningu pilotów myśliwskich. Ta wersja posłużyła do opracowania samolotu szkolno-treningowego Nakajima A3N.
Produkcja seryjna samolotu Nakajima A2N trwała do 1936 roku i łącznie w latach 1932 – 1936 wyprodukowano około 100 samolotów Nakajima A2N wszystkich wersji.
Użycie Samolotu A2N od momentu wprowadzenia do produkcji seryjnej były wprowadzane do lotnictwa marynarki. Sławę na arenie międzynarodowej zyskał dzięki zespołowi akrobacyjnemu Cesarskiej Marynarki Wojennej zwanego Cyrk Gendy, na którego wyposażeniu znalazł się.
W 1932 roku samoloty te wzięły udział w działaniach bojowych w trakcie pierwszego konfliktu chińsko-japońskiego. Samoloty te znalazły się na wyposażeniu japońskiego lotniskowca „Kaga” i wzięły udział w walce powietrznej.