九三式双発軽爆撃機
それまでの生産型は、九三式双発軽爆撃機一型(キ2-I)と呼称されることになったが、同年にはより高性能の九七式軽爆撃機(キ30)が採用されたこともあり、二型の生産は少数で終わった。総生産機数は174機で、前線から引き上げられた後も浜松陸軍飛行学校などで練習爆撃機として長く使用された。
民間向けには、九三式双発軽爆撃機二型に銃座の撤去や胴体内への燃料タンクと座席の追加、機首形状の流線型への変更などの改造を施した鵬型長距離連絡機が1機製造された。この機体は1936年7月から「南進号」(登録記号:J-BAAE)の名で朝日新聞社によって運用され、長距離通信機として活躍した。南進号は1936年9月には羽田 - 新京間約2,000 kmを9時間10分で、同年12月には立川 - バンコク間約4,930 kmを21時間30分で飛行し、1939年(昭和14年)2月には総飛行距離9,300 kmに及ぶ全中国連絡飛行を行うなど、数々の長距離飛行記録を打ち立てている。なお、連合軍は鵬型を「中島一式軽爆撃機」だと誤認しており、九三式双軽爆とは別に「Joyce」というコードネームを与えていた。
また、九三式双発軽爆二型を非武装化したのみの機体も、大阪毎日新聞社で連絡機として使用されていた。
生産機は支那事変(日中戦争)中、主に満州方面で使用され、本機1機を指揮機に九三式単軽2 - 3機で編成した爆撃小隊が爆撃隊の主流となった。これは、陸軍内部で軽爆撃機は双発機がよいか単発機がよいかという議論があり、その折衷案としてとられた方式であった。この編制は、爆撃機編隊の死角を無くす意味でも有効であったが、異なる機体を同一目的で同時に使用することから、整備等の運用面では不利であった。
本機は運動性が良く稼働率も高いことから、現場での評判も九三式重爆撃機や九三式単軽より上々だったが、同時期に他国で開発・採用されていた爆撃機と比較すると性能的に見劣りしていた。このため1936年(昭和11年)には、性能向上を目指して大改造を行った型が出現した。この型は、エンジンをより強力なハ8に換装、主脚をナセル内引き込み式にし、操縦席に密閉式の天蓋(風防)を取り付け、機首銃座にも球形の密閉式銃座(装備されていない機体もあった)を設置した。この改造の結果、28 km/hの速度性能の向上が見られたため九三式双発軽爆撃機二型(キ2-II)として1937年(昭和12年)に制式採用された。