Der erste Prototyp der D4Y1 machte im Dezember 1940 einen Erstflug. Dabei zeigte das einfach zu bedienende Flugzeug sehr gute Leistungen. Als das erfolgreiche Versuchsprogramm beschleunigt wurde, gab es jedoch die erste unangenehme Überraschung. Trotz der gut strukturierten und zweckmäßigen Erscheinung zeigten sich Schwächen im Aufbau der Tragflächen. Bei Sturzflugversuchen begannen die Tragflächen zu vibrieren, teilweise so sehr, dass die Tragflächenholme zu brechen drohten. Für einen Sturzbomber war dies natürlich eine inakzeptable Eigenschaft, daher wurden die ersten Modelle ab 1942 als Aufklärer eingesetzt. Bei der Schlacht um Midway wurden zwei Flugzeuge dieses Typs mitgeführt, von denen eines zum Einsatz kam.