Ogólnie na wyposażeniu 321. Kokutai znalazły się 24 maszyny, z czego część stanowiły przebudowywane w warunkach polowych samoloty rozpoznawcze J1N1-C. Jednostka została podzielona na dwa Hikotai (eskadry) bazujące na wyspach Tinian i Saipan. Podczas nalotów prowadzonych przez amerykańskie samoloty startujące z lotniskowców zniszczeniu uległy wszystkie maszyny bazujące na Saipanie, a później także w drugiej bazie. Pomimo uzupełnień, w dniu rozwiązania jednostki jedynie 4 Gekko nadawały się do użytku. Na koncie zestrzeleń pilotów jednostki znalazł się tylko jeden bombowiec amerykański.
Od maja 1944 roku rozpoczęto dostarczanie samolotów Gekko do jednostek na Marianach, Filipinach i Malajach używając ich do przechwytywania bombowców amerykańskich wykonujących misje nad terytoriami kontrolowanymi przez flotę japońską przy współdziałaniu z myśliwcami A6M Reisen. Zadaniem Gekko było zrzucanie bomb fosforowych eksplodujących w formacjach bombowców przeciwnika, które miały rozpędzić maszyny wroga i ułatwić ich zestrzelenie przez Zera. Po wprowadzeniu przez Amerykanów silniejszej osłony myśliwskiej przesunięto myśliwce Gekko do działań nocnych.