Ki-44-I Zbudowano siedem przedprodukcyjnych maszyn, z których ostatnia została dostarczona we wrześniu 1941 roku. Uzbrojenie było takie samo jak w wersji prototypowej: dwa karabiny 7,7 mm w kadłubie i dwa 12,7 mm w skrzydłach. Zastosowano celownik teleskopowy przechodzący przez przednią szybę kabiny. Osłona kabiny była dwuczęściowa z tylną częścią odsuwaną w tył, a nie jak w prototypie trzyczęściowa otwierana na bok. Maszt anteny przeniesiono z osłony kabiny na prawą część kadłuba, a usterzenie ogonowe zmodyfikowano. Pod skrzydłami możliwe było umocowanie dwóch dodatkowych 130-litrowych zbiorników paliwa.
Do testów w armii przekazano trzy egzemplarze przedprodukcyjne i dwa przebudowane do standardu Ki-44-I prototypy. Samoloty trafiły do eksperymentalnego dywizjonu Kawasemi Butai 15 września 1941 roku, a w maju 1942 rozpoczęto ich testowanie w warunkach bojowych w Chinach. We wrześniu tego samego roku, po pomyślnych testach, zaakceptowano wprowadzenie Ki-44-I do służby.
Samolot był budowany w trzech odmianach Ki-44-Ia, Ib i Ic. Zmiany dotyczyły głównie uzbrojenia strzeleckiego i w mniejszym stopniu pozostałego wyposażenia.