После успешных испытаний в Тачикаве самолет был в ноябре 1942 г запущен в серию на заводе Накадзиме в Оте под обозначением Ки-43-IIa. Одновременно было решено выпускать самолет на первом армейском арсенале в Тачикаве и на "Тачикава хикоки К.К.". Правда, низкая квалификация рабочих арсенала не позволила организовать массовое производство. Уже в ноябре 1943 г производство "Хаябуса" на арсенале было прекращено после выпуска всего 49 машин.
В феврале 1943 г был выпущен последний, 716-й Ки-43-I. Массовое производство "Хаябуса" позволило в течение первого года войны перевооружить половину истребительных сентаев - с устаревшими Ки-27 осталось только два, но и их перевооружили на истребители Накадзимы к середине 1943 г.
С начала 1943 г в войска стал поступать Ки-43-IIa, а вскоре пошел в серию Ки-43-Hb. Новая модель получила аэродинамически облагороженный воздухозаборник нагнетателя, улучшенный маслорадиатор, а точки подвески бомб были вынесены за стойки шасси, так как были случаи попадания бомб в винт при их сбросе на пикировании. Следующая модель - Ки-43-II КАИ отличалась дополнительным воздухозаборником и некоторыми доработками по опыту эксплуатации. Три опытных Ки-43-II КАИ были облетаны в июне-августе 1943 г, а поставки в войска начались уже летом. Главным отличием новой модели стали индивидуальные патрубки выхлопа вместо ранее использовавшегося общего коллектора. В течение 1943 г производство "Хаябус" продолжало набирать обороты: завод в Оте достиг темпа 135 самолетов в месяц, а Тачикава сдала до конца года 300 машин. К тому времени "Хаябуса" стал самым массовым истребителем японской армии.
Однако и союзники получили возможность попробовать "Хаябуса" "на зуб": из остатков нескольких машин, обнаруженных на Лае в Новой Гвинее в сентябре 1943 г был собран Ки-43-IIa. Его испытания позволили союзникам разрешить ряд загадок истребителя Накадзимы, особенно отмечалась высокая маневренность.
То, что самолет практически устарел еще на момент своего рождения, стало вскоре очевидно, но только летом он получил достойную замену - истребитель Ки-84. Правда, быстро ожидать перевооружения не приходилось - шли тяжелые оборонительные бои, а "Хаябуса" широко использовался практически на всех фронтах. Поэтому даже в мае 1944 г начались работы над опытной партией из 10 Ки-43-IIIa под двигатель Ха-115-II взлетной мощностью 1190 л.с. и 1230 л.с. на высоте 2800 м. В остальном новая модель не отличалась от Ки-43-II КАИ, сохранив к тому же явно недостаточное вооружение из двух 12,7-мм пулеметов. Правда, летные характеристики улучшились. Скорость у земли возросла с 485 км/ч до 502 км/ч, а на высоте 6680 м достигала 576 км/ч. Высота в 3000 м набиралась за 3,4 мин, а 6000 м - за 7,4 мин. Серийное производство Ки-43-III планировалось на Тачикаве, а Накадзима завершала выпуск "Хаябуса", сменив его летом 1944 г на "Хаяте".
Тем не менее в 1944 г количество сентаев с Ки- 43 даже расширилось, несколько сентаев было перевооружено на "Хаябуса" с бомбардировщиков, а 12 Ки- 43-11 получили таиландцы. "Хаябусы" в течение года также шли на вооружение частей в Маньчжурии, где они использовались в безуспешных попытках перехватить американские В-29, бомбившие Мукден. С лета 1944 г "Хаябуса" стал уступать место "Хаяте", но производство Ки-43 продолжалось до конца войны, и "Хаябуса" все еще оставался самым массовым истребителем армии. Уже после окончания войны "Хаябуса" использовался индонезийскими повстанцами против голландцев, а также французскими истребительными группами 1/7 и 11/7 против отрядов Хо Ши Мина. Всего было выпущено 5917 "Хаябус", включая 2629, собранных на Тачикаве и 49 - на армейском арсенале. Были выпущены также два опытных перехватчика Ки-43-IIIb под моторы Мицубиси Ха-112 взлетной мощностью 1300 л.с. Крупнокалиберные пулеметы были заменены на 20- мм пушки Хо-5. Испытания этих перехватчиков так и не завершились к концу войны.
Среди истребителей второй мировой войны "Хаябуса" был известен, пожалуй, только своей феноменальной маневренностью. Очень легкий, слабо вооруженный и с небольшой нагрузкой на крыло истребитель представлял собой фактически переходный тип от бипланов к скоростным монопланам с мощным вооружением. Поэтому попытки во время войны поддержать летные данные самолета на соответствующем уровне оказались безуспешными - никаких резервов развития не было.
Тип: одноместный истребитель.