Historia AT-2 Prototyp został ukończony w 1936, jego pierwszy lot odbył się 12 września. Samolot był oblatywany przez pilotów linii lotniczych Japan Air Transport Company, Manchurian Airlines Company, a także przez pilotów producenta i dwóch pilotów wojskowych. Samolot został oceniony bardzo pozytywnie, jedyne problemy odkryte w czasie jego oblatywania dotyczyły chłodzenia silników i problemów z chowanym podwoziem. Odkryte w prototypie problemy zostały poprawione w wersji produkcyjnej samolotu.
W latach 1937–1940 zbudowano łącznie 32 samoloty w tej wersji dla linii lotniczych Greater Japan Air Lines Company (Dai Nippon Koku KK) i Manchurian Airlines Company gdzie służyły do końca wojny.
Ki-34 i L1N1 W 1937 samolot został przyjęty do służby przez Siły Powietrzne Cesarskiej Armii Japońskiej gdzie otrzymał nazwę Samolot Transportowy Armii Model 97 i oznaczenia Ki-34. W siłach powietrznych Armii służył jako samolot komunikacyjny i do przewozu spadochroniarzy. W tej wersji samolot nieco różnił się od wersji cywilnej, otrzymał inne, bardziej aerodynamiczne owiewki silników.