A pesar de estas mejoras, las pérdidas continuaron aumentando a medida que aumentaba la cantidad y la calidad de los cazas aliados. A principios de 1943, se produjeron retrasos a la hora de aumentar la potencia debido a dificultades de desarrollo con los motores Nakajima Ha-117 de 1.805 kW (2.421 CV) y el Ki-49-III nunca entró en producción con solo seis prototipos en construcción.Aunque operó en todos los frentes, el Ki-49 no fue muy efectivo y muchos de ellos fueron destruidos en la batalla del golfo de Leyte, a finales de 1944 todos los aviones supervivientes estaban sirviendo en misiones no bélicas o fueron usados en ataques suicidas; algunos se utilizaron como aviones de patrulla marítima dotados de radar antibuque o detectores de minas magnéticasː Tres de ellos fueron convertidos en cazas pesados de escolta Ki-58, mientras que otros dos fueron reconstruidos como guías de formaciones Ki-80 para ataques de cazabombardero o suicidas.