Im Juli 1938 lief die Produktion mit der offiziellen Bezeichnung "Heerestyp 98 Einmotoriger Leichter Bomber" an. Im gleichen Jahr erfolgte während des Krieges mit China der erste Kampfeinsatz. Die Piloten zeigten sich mit der Manövrierfähigkeit des Musters zufrieden, bemängelten jedoch die hohe Beschussempfindlichkeit des flüssigkeitsgekühlten Antriebes. Zu Beginn des Pazifikkrieges stand die Ki-32 in vorderster Linie im Einsatz und flog unter anderem Angriffe gegen Hongkong. Im weiteren Verlauf der Kämpfe veraltete sie jedoch schnell und wurde ab 1942 nur noch als Fortgeschrittenentrainer eingesetzt. Die Produktion endete im Mai 1940 nach der 854. Maschine, inklusive der acht gebauten Prototypen.