Ki-45 一号样机
此外，在 Ki-45 的设计工作开始后，日本陆军又制订了昭和 13 年度航空兵器研究方针（7 月 1 日）。虽然没有对双座战斗机的性能指标作大的变动，但是在是否有必要搭载机炮的问题上仍旧闪烁其辞，说明当时的日军还是没有稳固对双发战斗机的运用思想。
无论如何，这些指标对于川崎来说还是很高，风冷双发、收放式起落架、战斗机旋转枪架和机炮均属于川崎公司没有涉及过的项目。不过井町班子还是在 10 个月内完成了设计，到 1939 年 1 月制成第一架样机，从设计开始算起差不多整一年，或许这也要感谢 Ki-38 的设计经验。Ki-45 一号样机（4501 机）是日本第一架双座战斗机。
紧跟一号样机制成了二号样机（4502 机），设计组希望在这架样机上修正设计阶段遇到的空气动力和构造问题，样机主翼和尾翼采用椭圆斜度，机身和一号机相比显得更接近流线型，甚至连风挡前方的望远镜式瞄准器也加上了一个护罩来减少阻力。
因为川崎是首次设计收放式起落架，而当时日本又没有可靠的油压补品，所以样机的起落架被设计成利用齿轮和链条人力收放的方式，前后座都可以进行收放起落架的工作，不过这显得多少有些浪费。由于发动机舱为了配合小巧的 Ha-20 发动机而设计得非常紧凑，外径只有 1,100 毫米，所以主起落架不能完全收入，轮胎的一部分仍露在外。尾轮也是可收放式的。
