Cesarska Marynarka Wojenna w 1940 zamówiła 101 samolotów. Pierwsze egzemplarze ukończono w sierpniu 1940 roku w wariancie G6M1, a dopiero w grudniu ukończono pierwszy przed seryjny samolot. Masa samolotu wzrosła o 300 kg.
W kwietniu 1941 r. uruchomiono produkcję seryjną wersji G4M1 Model 11, których zamówiono w 1941 roku 300 sztuk z tempem produkcji 30 maszyn na miesiąc. Do grudnia 1941 r. wyprodukowano 266 samolotów tej wersji. W 1942 roku zamówionych zostało 400 kolejnych samolotów. Zbudowano 370 samolotów wersji G4M1 Model 12 z silnikami Kasei 15 o mocy 1280 KM (942 kW) i z samouszczelniającymi się po przestrzeleniu zbiornikami paliwa. Do końca 1942 roku wyprodukowano 661 samolotów G4M1 Model 11 z silnikami Kasei 11. Kolejne wersje samolotu Mitsubishi G4M różniły się w zasadzie mocą silników i uzbrojeniem.
Zamontowano na pokładzie instalację gaśniczą, jednak nie działała ona poprawnie. Zamontowano dwie 5 mm płyty pancerne za plecami strzelca ogonowego, które okazały się nieskuteczne i były demontowane. W 1943 roku wydłużono kołpaki śmigieł i rury wydechowe. Zastosowano w samolocie kolektor spalin, co zwiększyło prędkość maksymalną do 444 km/h.