Inicjatorem pomysłu przebudowy samolotów bombowych na ciężko uzbrojone maszyny myśliwskie, zdolne do towarzyszenia wyprawom bombowym były Cesarska Marynarka Wojenna. Do pełnienia nowej roli wyznaczono samoloty Mitsubishi G3M. Z kilku egzemplarzy usunięto wyposażenie bombowe i uzbrojono je w dodatkowe karabiny maszynowe i działka. Pomysł nie sprawdził się, klasyczne bombowce G3M po zrzuceniu ładunku szybko oddalały się znad celu, a eskortowe G3M2, obciążone wyposażeniem strzeleckim i dziesięcioosobową załogą nie były w stanie dotrzymać im kroku. Pomimo fiaska podjęto decyzję aby do roli maszyn eskortowych przystosować dysponujące większym udźwigiem i prędkością bombowce Mitsubishi G4M. Tak powstała myśliwska wersja Mitsubishi G6M1. Wprowadzenie dysponujących dużym zasięgiem, klasycznych samolotów myśliwskich Mitsubishi A6M uczyniło samoloty G6M1 zbędnymi. Tą samą drogą poszło lotnictwo Armii Lądowej. W 1940 roku Wydział Techniczny Głównego Biura ds Lotnictwa Armii (Rikugun Koku Honbu Gijutsu) przekazał wytwórni Nakajima wymagania techniczne na projekt ciężkiego myśliwca eskortowego, mającego powstać na bazie Ki-49. Nowa konstrukcja otrzymała oznaczenie Ki-58. Projekt Inżynierem nadzorującym całość prac został Kenichi Matsumura. Do przebudowy wyznaczono trzy istniejące egzemplarze przedseryjne Ki-49.