一式戦闘機
最大速度では連合軍の戦闘機に見劣りしていた一式戦だが、機体が軽い、プロペラの直径が比較的小さい(効率は低いが加速に有利)等々の理由で低速域の加速性に優れていた。連合軍は戦訓として(一式戦は240km/hから400km/h程度への加速が速いため)「低速飛行中の一式戦に不用意に接近するのは危険」という認識を持っており、その加速性は2,000馬力級のエンジンを搭載したP-47にも劣らず、低空においてP-47が急加速した一式戦に引き離されたという事例も報告されている。
ただし、二型・三型と改良はされているものの降下性・「急降下時の突っ込み」は二式戦・三式戦・四式戦や連合軍機と比べ悪い。そのため、連合軍戦闘機は空戦で一式戦に捕捉された場合は高速降下により戦闘を離脱するという戦訓を確立していた。また機体構造が強化されていない一型、特に初期生産型はその軽さと脆弱性ゆえに急降下時の加速に対する機体剛性に劣り、これが大きな弱点となっていた。
なお、古く日本陸軍航空部隊はフランス陸軍航空部隊の指導を仰ぎアンリ・ファルマン機に始まるフランス機を当時は導入していたことから、キ43増加試作機までの陸軍機のスロットルレバー(ガス槓桿)の操作方法はフランス式の「引き開・押し閉」であったが、キ43増加試作4号機より世界的には主流である(イギリス・ドイツ・アメリカ式)「押し開・引き閉」に変更され、制式機たる一式戦以降の陸軍機はこの操作となった。これにより、当初は陸軍と同じくフランス軍に倣いながらも途中でイギリス空軍に範を取った日本海軍航空部隊の海軍機と同方法に統一されている(「陸軍機と海軍機ではスロットルの操作方向が異なる」という表現が適当なのはあくまで陸軍制式戦闘機としては九七戦までである)。
1945年1月7日、フィリピン戦線において、飛行第54戦隊杉本明准尉操縦の一式戦と飛行第71戦隊福田瑞則軍曹操縦の四式戦が、P-38 4機編隊と遭遇。38機撃墜を誇るアメリカ全軍第2位のエースであるトーマス・マクガイア少佐操縦のP-38L、僚機でベテランのジャック・リットメイヤー中尉のP-38Jが未帰還(戦死)。 不意の遭遇戦で4機のP-38に遭遇し劣位から応戦した杉本准尉機は離脱に成功するも被弾、不時着に成功したが地上でゲリラに射殺された。杉本機の空戦を目撃し現場に駆けつけた福田軍曹機は対進戦でP-38 1機を撃墜。福田機は残ったP-38 2機(エド・ウィーバー大尉機、ダグ・スロップ中尉機)の追撃を回避、生還するも機体は被弾多数により廃棄。福田軍曹は空戦時はマラリアの高熱により意識朦朧状態であり、かつ落下タンクと100kg爆弾を搭載したままであった。本空戦は乱戦であり、マクガイア機は杉本機または福田機に撃墜されたとする説、低空・低速で無理な機動を試みたことにより失速・墜落したとする説があり、詳細は明らかでない。いずれにせよ、日本陸軍との戦闘でアメリカ軍の両名が戦死したことは事実である。
20日には戦死した安間大尉の後任として二式戦をもって開戦以来活躍していた独立飛行第47中隊から黒江保彦大尉が第3中隊長として、第2中隊には中村三郎中尉・坪根康祐軍曹が着任しているが、この3名はのちに有数のエースとなる。
5月22日、当時トングーに主力を置いていた第64戦隊の一部が一時前進していた最前線であるアキャブ飛行場に、ブレニム Mk.IV 1機(第60飛行隊マーチン・ハガード准尉機)が来襲。一式戦5機が迎撃に出撃するも、後上方銃座(射手マクラッキー軍曹)の巧みな射撃により2機が被弾し途中帰還、さらに1機が最初の近接降下攻撃からの引起し時に機体腹部(燃料タンク部)に集中射を浴び発火。この機体こそが戦隊長加藤建夫中佐機であり、午後2時30分、残された僚機2機の眼前で帰還不可能と察した加藤機は左に反転しベンガル湾の海面に突入し自爆した。ハガード准尉機は墜落することなく尾部への被弾2発のみでカルカッタまで帰還できたが、故障により片脚着陸を行ったため機体を破壊している。以下は檜中尉が加藤中佐戦死の夜に綴った日記文である。
五月二十三日 日記 十四時三十分、敵爆撃機ヲ急追撃墜セシ瞬間、国宝、我等ガ部隊長加藤中佐ヲ失イタリ、何タルノ痛恨事ゾ。豈ニ戦隊ノ損失ノミナランヤ。我ガ国ノ損失、言語ニ絶ス。此ノ部隊長ノ下ニ死ヲ誓イシ身、亦モ残ル。只コノ上ノ責務ハ軍神部隊長ノ任務必達ノ精神ニ生キンノミ
残された第64戦隊員にとって、平素格下と見なしていたブレニムの反撃による加藤中佐機の自爆は大きな衝撃であった。
エンジンをハ115に換装し、不完全であった一型(キ43-I)の各部を改良した各型のうち最多生産型。気化器外気吸入口は上部に移動し、プロペラは2翅から3翅に(直径2.90mから2.80mに短縮)、左右主翼端を30cmずつ短くし、機体構造が強化され、降下制限速度が600km/hないし650km/hにまで引き上げられたほか、照準器は眼鏡式(八九式照準眼鏡)から光像式(一〇〇式射撃照準器)に、操縦席の風防と天蓋は平面構成から枠が少ないよりスマートな曲面構成(二式戦と共通品。なお、キ43-II試作機ではかつてキ43試作1号機でも実験された曲面1枚物風防の装備が再度試みられていた)に、また計器盤や主脚の仕様を変更している。武装は一型丙(キ43-I丙)と同様の12.7mm機関砲2門。防弾タンクは12.7mm弾対応に強化されたほか、1943年6月の第5580号機から操縦席背面に13mm厚の12.7mm弾対応防弾鋼板(防楯鋼板)を追加装備している。
二型ではエンジンやカウリングまわりのマイナーチェンジが多く、大別して最初期型は5重の環状潤滑油冷却器を前面に、小型の潤滑油補助冷却器を下面に増設、初期型は前面の環状潤滑油冷却器を廃止して機首下面に統合し大型化。中期型はカウリングを抵抗の少ない丸みを帯びた形に再設計され、後期型は一型同様の集合排気管を排気のロケット効果を利用して速度を向上させるため、推力式集合排気管に変更(最大速度536km/hに向上)された。
AN/M2 12.7mmは12.7mm×99弾を使用)に変更・開発されたものであり、これは一式十二・七粍固定機関砲(一式固定機関砲)の名称で制式採用され、のちの陸軍主力航空機関砲となる。なお、1936年(昭和11年)に陸軍は「機関砲」と「機関銃」の区分を改正、「砲」に類似した構造機能のものは「機関砲」および「銃」に類似した構造機能のものは「機関銃」とすることとし、名称も制定時に振り分けられることとなっている(従来は口径11mm以下を一律に「機関銃」と定義)。そのため口径12.7mmでありながら後述の榴弾を有するホ103は「機関砲」とされた(反対に榴弾は有しないものの口径13.2mmで、かつては「機関砲」であった九二式車載十三粍機関砲・ホ式十三粍高射機関砲は、それぞれ九二式車載十三粍機関銃・ホ式十三粍高射機関銃と「機関銃」に改称)。
一式戦は開発中だったホ103の生産にめどがついたことから機首左側の八九式をホ103へ換装することになり、これは順次施され一型乙(キ43-I乙)と称された。太平洋戦争開戦時までには全ての第一線機が最低でも機首右側に八九式を1挺、左側にホ103を1門装備の一型乙となっており、7.7mm(八九式)2挺のみの一式戦は実戦には事実上投入されていない。八九式とホ103の交換は容易に可能であるが、初期のこの混成装備の主な理由はホ103は新鋭兵器であるゆえに数が不足しており、信頼性(故障)も考慮したためとされる。一方で、太平洋戦争開戦前に一式戦を受領する第64戦隊長加藤建夫少佐は「自分がまず試し、いずれ全機を機関砲2門にしたい」と航本に上申し、戦隊長機たる自身の搭乗機にホ103を2門装備させている。