因为考虑到重量的增加和携带燃料的必然增多，所以 Ki-45 改主翼面积比 Ki-45 多出 3 平方米，达到 32 平方米，同时放弃椭圆斜度改为直线切边。主翼和 Ki-48 一样，虽然还是分为中央翼和两侧外翼的三部分，但是从翼根部位开始就带有上反角。构造和 Ki-48 完全一样，样机外翼上的一些外部部件直接从 Ki-48 上取出一些修改以后安装。Ha-102 的外径是 1,118 毫米，为了配合它而对发动机舱做了大幅度的再设计，为了防止失速，而把机舱位置降低、导致机舱在机翼上部的凸出部分变小。
土井尽可能活用现有的设计，Ki-45 改的尾翼和驾驶舱风挡的形状也和 Ki-48 几乎一样，机身的形状基本就是去除了炸弹舱、取消了机首风挡的 Ki-48 机身；而起落架收放装置、操控装置和油压设备基本都沿用 Ki-48 的，真正继承 Ki-45 的只有后座旋转机枪架。
一部分 Ki-45 改的样机和量产型仍旧使用 Ha-25。但是绝大部分采用的是陆军指定的 Ha-102，它和海军中的“瑞星”式为同一系列，由三菱公司开发制造，风冷双列 14 缸，陆军在 1941 年以“一式 1,050 马力发动机”的名称制式化。Ha-102 缸径 140 毫米，行程 130 毫米，总容量 28 公升；装有一段二速增压器，2,800 米高度一速 1,055 马力，5,800 米高度二速 950 马力，纸面性能全面优于 Ha-25。
Ki-45 改样机的试飞达到 540 公里/小时的速度（6,000 米高度），爬升速度、航程和操控简易程度都要优于 Ki-45。初期曾经遭遇由于机油冷却器阀门不合格导致起落架收起之后发动机舱外壳松动脱落的故障，但是很快得到了解决。测试中包括使用样机和从德国买进的 Bf 109E 战斗机进行模拟空战，日本宣布 Ki-45 改的空战性能等同于 Bf 109E。（即便是 Bf 109E，我仍对这个说法持保留态度）
Ha-102 发动机
Ki-45 样机（上）与 Ki-45 改样机的比较照片，注意 Ki-45 改的发动机舱在机翼上凸出的部分明显减少，而且主翼的角度和翼型也有大变化，机身的曲线完全不同，完全是一种新的设计
所以，在制造了三架样机之后，川崎公司的歧阜工厂投产 Ki-45 改的量产型号，同时预定担任主要生产任务的明石工厂也进行了准备（不知和德军的机载雷达有什么关系，这是一个地名，但是我一直不知道为什么德军的雷达也叫“明石”）。1942 年初，明石工厂投产 Ki-45 改，9 月完成第一架整机。
不算样机，川崎公司歧阜工厂在战争中制造了 320 架 Ki-45 改，而明石工厂制造了 1,367 架。如果算上样机的话，Ki-45 改的总产量是 1,690 架。
Ki-45 样机的九七式 20 毫米自动炮。因为尺寸太大，只能装在机身右下部驾驶室下方。初速 860 米/秒，射速每分钟 280 枚炮弹，全重 60 千克，弹重 142 克。
九八式高射炮
上：Ki-45 样机上搭载的另一种重型火器－九八式 20 毫米高射炮改型，炮口制退器有明显的锥度，用于和九七式作对比试验。炮后边的小口是弹壳抛口，机身中部的突出部分可能是为了平衡发射冲击波而设置的。 下：拆除一部分炮罩，显示九八式高射炮的一些细节。 右：九八式高射炮的炮尾和弹鼓，从后座机枪手前下方看出去，两个弹鼓各有 100 枚炮弹，后座机枪手负责换后备弹鼓。
大图：Ki-45 样机后座旋转机枪架被叫做川崎式旋转枪架，机枪手利用马蹄形滑轨上的沟槽左右移动机枪，上下俯仰通过俯仰滑轨自身实现。但是不知道倒扣飞行的时候是个什么情况？这个枪架恐怕是在 Ki-45 改上唯一的原版 Ki-45 遗物。 右小图：枪架特写。