1943年7月Ki-61飛燕在南太平洋新幾內亞戰場上投入實戰，由於日軍不熟悉的液冷引擎且較複雜，引擎維修需要的機材完全-{只}-能依靠船運，當後勤補給困難時大部分的飛燕處於故障待料狀態。同年8月，两個戰隊可使用的飛燕就只剩6架，之後在補給來源斷斷續續下仍堅持了一段時間，直到1944年3月戰力才完全見底，並於同年7月解散。呂宋島戰役時在菲律賓使用飛燕的部隊有17、18、19三個飛行戰隊，並參加了部分對艦攻擊，但是在駕駛員與維修員都訓練不足的狀況下，實際可用機數仍然十分糟糕，即使川崎廠方不斷進行改良，但是引擎妥善率問題在補給不足的外地作戰部隊眼中看來始終無解。