Chociaż konstrukcja Ki-61 była podobna do poprzednika, uwzględniono w niej wnioski z nieudanych prób Ki-60.
Całkowicie metalowy, półskorupowy kadłub miał w większości przekrój owalny, za kabiną pilota przechodząc w kształt zbliżony do trójkąta, o maksymalnej wysokości 1,35 m. Unikatową cechą Ki-61 było zaprojektowanie łoża silnika jako integralnej części kadłuba, co uniemożliwiło zdejmowanie bocznych paneli. Dostęp do silnika możliwy był od spodu i od góry. Zwężający się, prostokątny wlot powietrza do sprężarki zlokalizowano po lewej stronie silnika. Za grodzią silnika znajdowały się skrzynki z amunicją dla umieszczonych powyżej dwóch zsynchronizowanych karabinów maszynowych Ho-103 kalibru 12,7 mm. Prawy karabin był lekko cofnięty w stosunku do lewego. Tylce karabinów sięgały do kokpitu, wystawały nad instrumentami pokładowymi. Karabiny Ho-103 były lekkie jak na swój kaliber (ok. 23 kg) i strzelały lekkim pociskiem, ale kompensowały to dużą szybkostrzelnością. Zapas amunicji wynosił tylko 250 naboi na karabin. Pod fotelem pilot zlokalizowano samozasklepiający się zbiornik o pojemności 165 litrów. Wiatrochron opancerzony, plecy pilota chroniła płyta grubości 13 mm.