Ki-38 方案在非町勇技师的主持下设计，且进展迅速，同年 10 月就完成了一个实机大小的细节模型。模型显示这是一种安装液冷 V 型 12
缸发动机的双发中单翼机，具有椭圆形轮廓的机翼和尾翼，机翼内段水平，外段上反。另外设计组还考虑过在机首安装液冷发动机、两翼安装风冷星型发动机的三发方案。但就在此时，陆军决定中止
Ki-38 的研制，这纯粹是为了平息陆军航空队军官对降低设计指标的不满，而无视川崎已经做出的努力。1937 年 12
月中旬，陆军航空本部终于与技术研究所达成一致，将一份新的双发双座战斗机设计指标送往川崎，该厂奉命开始 KI-45 的研制。新方案基于 Ki-38
的设计，但作了修正以符合以下要求：
最大速度：3,500 米高度时 540 公里/小时；作战空域：2,000 米~5,000 米；续航力：350 公里/小时巡航状态下 4 小时 40
分钟，预留 30 分钟作战油量；发动机：两具中岛 Ha-20 乙 9 缸星形发动机；军械：前向固定机炮一门，前向固定机枪两挺，后向旋转机枪一挺。
中岛 Ha-20 乙发动机
1938 年新年后 Ki-45
的设计工作在川崎岐阜工厂展开，土井武夫和副手井町技师取代了非町勇着手设计。川崎在此前并没有设计过起落架可收放的高性能双发战斗机，当时川崎甚至还在设计单发固定式起落架双翼机：陆军
95 式战斗机（Ki-10）。川崎最快的飞机是 Ki-28 试验战斗机（484 公里/小时，3,500 米），在与中岛 Ki-27 和三菱 Ki-33