Серийные Ки-43-Ia получили двигатель Ха-25 ("армейский тип 99"), на некоторые даже ставились деревянные винты неизменяемого шага. Вооружение состояло из двух 7,7-мм пулеметов "тип 89", хотя уже тогда было ясно, что этого недостаточно. В результате параллельно выпускался и Ки-43-Ib с заменой одного 7,7-мм пулемета на 12,7-мм пулемет Хо-103 с 250 патронами. Ставить сразу два крупнокалиберных пулемета не позволяла ситуация с поставками вооружения.
Поставки "Хаябус" в строевые части начались в июне 1941 г. В августе началось перевооружение 59-го и 64-го сентаев. Но вследствие ряда аварий, вызванных недостаточной прочностью крыла, истребители вернули на Тачикава для усиления конструкции. Правда, результат работ оказался практически нулевым - еще несколько "Хаябуса" потеряли свои крылья во время выхода из пикирования.
Эти два сентая с Ки-43 были практически сразу после освоения машин направлены в распоряжение сил, выделенных для наступления в районе Малайи-Бирмы. Их первый боевой вылет с началом войны на Тихом океане состоялся на прикрытие конвоя с десантом. При этом были потеряны три заблудившихся "Хаябусы". Начиная с утра 8 декабря 1941 г, "Хаябуса" поддерживали десанты японских войск в Малайе и Таиланде. Сентаи быстро продвигались вслед за наступавшими войсками, часто используя бензин на захваченных аэродромах союзников. Боевые задачи включали прикрытие бомбардировщиков Ки.-21 и штурмовку аэродромов союзников. Серьезного противодействия со стороны авиации противника практически не было. Только 22 декабря состоялось более-менее крупное столкновение, когда 18 "Хаябус" во главе с майором Татео Като встретились с 12 английскими "Буффало" из состава 453-й эскадрильи - единственной боеспособной части англичан в Малайе. В воздушном бою японцы сбили пять "Буффало" и повредили четыре. Единственной потерей со стороны японцев был "Хаябуса", разрушившийся прямо в воздухе после выхода из пикирования. Сразу после возвращения все Ки-43 были осмотрены и в крыльях шести истребителей были обнаружены трещины. Доработок, сделанных на Тачикаве оказалось недостаточно, и крылья пришлось усиливать прямо на полевых аэродромах.
Сентаи с Ки-43 стали "кузницей" наиболее известных японских асов. Так в составе 64-го сентая майор Ясухико Курое одержал на "Хаябусе" 22 победы. Старший сержант Сатоси Анабуки уже после перевооружения 50-го сентая одержал в течение 18 месяцев 30 побед в 173 боевых вылетах. Всего около 40 пилотов армейской авиации одержали на "Хаябусе" по 10 и более побед. Такой успех просто ослепил воздушный штаб, который долго еще полагал, что маневренность даст решающее преимущество перед более скоростным и лучше вооруженным противником. Главными причинами успеха были большой опыт японских пилотов и хорошее знание своего истребителя, в то же время пилоты союзников даже толком не представляли с каким типом самолета они сталкивались, не говоря уж об умении использовать те преимущества, которыми обладали их собственные истребители. Пилоты союзников слишком часто ввязывались в ближний бой на малой высоте с большими перегрузками - как раз на тех условиях, в которых японские пилоты чувствовали себя превосходно.
К моменту запуска в серию Ки-43-Ic с двумя 12,7- мм пулеметами Хо-103, эта модель уже рассматривалась промежуточной в ожидании нового Ки-43-II. На последней планировалось поставить двигатель Ха-115, отличавшийся от предшественника Ха-25 установкой двухскоростного нагнетателя. С трехлопастным винтом- автоматом двигатель давал 1150 л.с. на взлете и 980 л.с. на высоте 6000 м. Первый полет Ки-43-II был совершен в феврале 1942 г. Было построено пять опытных и три предсерийных самолета этой модели.
На новой модификации было усилено крыло, что в частности позволило подвешивать под крыльями две 250-кг авиабомбы или 200-л дополнительные баки вместо 15-кг бомб на предыдущей модели. Одновременно размах крыла был сокращен на 60 см за счет изменения формы законцовок. Капот мотора был удлинен, воздухозаборник нагнетателя перенесли на нижнюю "губу" капота, посадка пилота стала более высокой. Впервые пилот получил бронезащиту из 13-мм заголовника и бронеспинки, а также примитивный протектор баков - листовую резину. Правда, вооружение не изменилось и состояло только из пары крупнокалиберных пулеметов.