Produkcję samolotów tego typu zakończono w 1942 roku. Samoloty zbudowano w wytwórni Nakajima Hikoki K.K. w Ōta i na licencji w zakładach Tachikawa – Mansyu Hikoki Seizo K.K. w Harbinie. thumb|left|Para samolotów Nakajima Ki-27 'Otsu'
WersjeLeszek A. Wieliczko; "Nakajima Ki-27 (Nate); Lotnictwo 4/2016; str. 87-88; ISSN 1732-5323 W lecie 1940 roku dokonano zmian w dwóch egzemplarzach. Oznaczono je jako Ki-27 Kai. Samoloty prawdopodobnie miały zamontowany jeszcze jeden zbiornik paliwa w kadłubie. Pogorszyły się przez to właściwości lotne przy pełnym zatankowaniu, gdyż środek ciężkości przesunął się do tyłu konstrukcji. Testowane również były nowe rodzaj klap i podwozia. Oba Ki-27 Kai przetrwały do końca wojny.
Z wycofaniem myśliwców z frontu oddawano samoloty do jednostek szkolnych, gdzie służyły do końca wojny. Zazwyczaj używane były bez uzbrojenia i radiostacji, a ich właściwości lotne dały opracowanie wersji dwuosobowej.