Jako napęd nowego samolotu wybrano czternastocylindrowy silnik własnej produkcji Nakajima Ha-41 w układzie podwójnej gwiazdy. Był przewidziany początkowo dla samolotu bombowego, dlatego też charakteryzował się dość dużą średnicą. Mimo to zespół konstruktorski postanowił zabudować ten silnik w wąskim kadłubie myśliwca. Usterzenie ogonowe wydawało się małe w porównaniu do pokaźnych rozmiarów części dziobowej maszyny, a skrzydła o zbyt małej jak na samolot o tej masie powierzchni powodowały wzrost prędkości lądowania. Dodatkowe motylkowe klapy manewrowe miały za zadanie zwiększenie zwrotności maszyny.
Pierwszy prototyp Ki-44 wzbił się w powietrze w sierpniu 1940 roku. Maszyna była uzbrojona w dwa zsynchronizowane strzelające przez śmigło karabiny maszynowe kalibru 7,7 mm Typ 89 w górnej części kadłuba i dwa karabiny maszynowe kalibru 12,7 mm Typ 1 (Ho-103) w skrzydłach w pobliżu goleni podwozia głównego. Pierwsze testy dały dość zachęcające wyniki pomimo dużego obciążenia skrzydła. Prędkość lądowania była trochę większa niż ta, do jakiej byli przyzwyczajeni piloci japońscy. Duża obudowa silnika ograniczała widoczność do przodu podczas kołowania, ale podczas lotu była ona bardzo dobra.