Przebudowanych egzemplarzy miało być w ilości 10 sztuk.
W 1943 roku z fabryce Tachnikawa przerobiono jeden z samolotów na doświadczalny K-1 w celu badania właściwości aerodynamicznych skrzydeł o opływie laminarnym.
Użycie w lotnictwie Samoloty Nakajima Ki-27a i Ki-27b były podstawowymi samolotami myśliwskimi lotnictwa armii japońskiej końca lat trzydziestych i początku lat czterdziestych.
Pierwsza jednostka jaka otrzymała te samoloty to 2. Hikō Saitai, stacjonujący w Yuncheng w Chinach. Końcem marca 1938 roku do Chin dotarło kolejne 4 samoloty. Potrzeba była przeprowadzenia testów podczas wojny. Dziewiczy lot bojowy wykonany został 9 kwietnia 1938 roku ale do walki w powietrzu nie doszło. Pierwsza walka nastąpiła 10 kwietnia nad miejscowością Guide gdzie trzy Ki-27 i dwanaście Ki-10 spotkało się z chińskimi myśliwcami I-15bis. Piloci Ki-27 tracąc jedną maszynę, zaprotokołowali zestrzelenie czterech samolotów przeciwnika. Pierwszą jednostką, która była tylko i wyłącznie uzbrojona w Ki-27 była 29. Sentai, którą sformowano w lipcu 1938 roku, a do końca roku nowe samoloty otrzymały kolejne 4 oddziałyLeszek A. Wieliczko; "Nakajima Ki-27 (Nate); Lotnictwo 4/2016; str.