Ha-25 发动机
在 Ki-45 第一次性能提升型紧张试飞的同时，土井武夫设计组忙着完善设计，修正最后的缺陷，为投产做准备。为了增加性能并简化生产，川崎建议将在 11 架原型机上使用的椭圆轮廓机翼改为平直轮廓机翼，同时翼展增加 0.5 米，翼面积增加 3 平方米。在生产型上，Ha-25 的安装位置更低，引擎舱直径更小，同时增压器进气口移到发动机罩唇口上缘。尾翼也经过修形，机身更纤细且背部笔直。另外还使用反射式瞄准具代替望远镜式瞄淮具，使用 98 式 7.92 毫米机枪（日版的 MG15）取代 7.7 毫米后射机枪，使用两挺 12.7 毫米 1 式机枪代替原先的 7.7 毫米 89 式机鼻机枪。两个月后的 1940 年 10 月，陆军核准了这些更动，1941 年 5 月川崎完成了细节设计。
Ki-45 第一次性能向上型线图
重新设计后的飞机被称为“Ki-45 改”，非正式名称“Ki-45 第二次性能提升型”。首架飞机在 1941 年 8 月于岐阜工厂下线，并在接下来的一个月中进行了试飞。到 1941 年末川崎又生产了 Ki-45 改的两架原型机和 12 架预生产型机，试飞结果令人满意。日本陆军决定将这种飞机以陆军 2 式复座战斗机甲型“屠龙”的名称投产，即 Ki-45 改甲，并指示川崎在岐阜工厂和新建的明石工厂同时生产“屠龙”。
1942 年 8 月初，军方试飞完成后，“屠龙”开始装备第 5 战队，在来年 7 月部署到新几内亚之前，该战队一直作为转换单位负责 Ki-45 改甲飞行员的训练。第一支“屠龙”作战部队是第 21 战队，10 月部署到缅甸，一个月后第 16 战队部署到中国。此时日军掌握东南亚的天空，“屠龙”并不是能经常遇到敌机，所以大多进行反舰和对地攻击任务，居然也很胜任。但是与其德国兄弟 Bf 110 一样，在不多的空战纪录中，“屠龙”暴露出严重的问题。在与东南亚战区最常见的盟军战机 P-40 的较量中，“屠龙”除速度略快外，其他性能都较差；20 毫米航炮射速仅 127 发/分，在空战中作用有限；最重要的是日军对双发战斗机的作用缺乏足够的认识，指望“屠龙”能像单发战斗机那样与敌机缠斗，并沿用单发战斗机的多机编队战术，在面对 P-40“打了就跑”的战术时无力招架。飞行员对“屠龙”并没有什么好感，引擎和冷却系统一直麻烦不断，而且马力不足，后方视野很差，机腹机炮无法在飞行中填装，唯一值得称道之处是“屠龙”装备了自封油箱，此举在同时代日式战机中相当罕见。
