前半空冷发动机的技术极限。这等出力对总重快10吨的轰炸机来说有些虚弱，同样的问题在九六陆攻上也发生。在1939年11月，三菱被委託强化九七重爆的动力，此时三菱已经开发出实绩优秀的气冷活塞发动机，因此也就不再使用中岛系引擎，而改用新开发、动力达1,450匹马力的Ha-101发动机，并将起落架改为全埋式设计改善空气阻力，改良型于1940年12月出厂。受惠于几乎快翻倍的动力输出，九七重爆的载弹量、防御配置等也就有余裕强化，且航速还略微提升；测试通过后定名九七式重爆击机二型（キ21-II），虽然同时后继型号吞龙重轰