Najwyższy priorytet otrzymały prace związane z konstrukcją nowego myśliwca zdolnego do lotów na bardzo wysokim pułapie. Budowę tego typu samolotu zlecono zespołowi inżyniera Tomio Kubo z zakładów Mitsubishi. Nowa maszyna miała powstać w oparciu o wcześniejszy projekt myśliwca eskortowego dalekiego zasięgu, którego realizację Wydział Techniczny zlecił firmie Mitsubishi w maju 1942 r.
W czerwcu 1943 r. zmieniono przeznaczenie samolotu na ciężki, wysokościowy myśliwiec przechwytujący. Przed nową konstrukcją postawiono bardzo wysokie wymagania techniczne. Samolot miał charakteryzować się zdolnością do lotu na wysokości 15 000 metrów z prędkością 750 km/h. W odróżnieniu od projektu samolotu eskortowego w nowej konstrukcji załogę miało stanowić dwóch pilotów zamiast jednego.
Projekt Zespół inżynierów pod kierunkiem Tomio Kubo zaprojektował samolot o bardzo dobrych właściwościach aerodynamicznych i doskonałych właściwościach manewrowych. Wolnonośny średniopłat o smukłym i wąskim kadłubie z długimi skrzydłami o trapezowym obrysie. Cechy te pozwoliły Mitsubishi Ki-83, bo takie oznaczenie otrzymała nowa konstrukcja, na osiągnięcie bardzo dobrych parametrów lotu na dużej wysokości.