Die B5N diente als Basis für den Nachfolger Nakajima B6N, sie selbst blieb bis Frühjahr 1944 auf den großen Flottenflugzeugträgern im Einsatz und diente danach als Zielflugzeug, zur U-Boot-Bekämpfung und in der Version B5N2-K als Trainer. Einige Maschinen erhielten Radargeräte und magnetische Anomalie-Detektoren. Jedoch blieb der Typ auch bis Ende 1944 noch im Fronteinsatz, vor allem von kleineren Flugzeugträgern und Landbasen aus. In der Seeschlacht in der Philippinensee im Juni 1944 waren auf den japanischen Flottenträgern "Zuihō", "Chiyoda" und "Chitose" noch insgesamt 18 B5N2, vor allem als Aufklärer, an Bord. Die B5N2 waren zuletzt als Bomber an der erfolglosen Verteidigung der Philippinen im Oktober 1944 beteiligt. Die letzte Bordstaffel eines Flottenträgers war die im Oktober 1944 in der Schlacht von Cape Engano zur U-Boot-Jagd eingesetzte B5N2-Gruppe des Trägers "Chiyoda"; "Chitose" und "Zuiho" hatten im September 1944 schließlich auf B6N umgerüstet. Auf Geleitträgern blieb die B5N2 bis 1945 stationiert, ihre letzten aktiven Trägereinsätze fanden von der "Kaiyo" aus statt.