По этому заданию Фумихико Коно вместе с Томио Кубо и Сокичи Мизумо спроектировали свободнонесущий низкоплан с неубирамым шасси в обтекателях под 9-цилиндровый двигатель воздушного охлаждения Накадзима Ха-8, развивавший на высоте 4000 м мощность 750 л.с. Сборка опытного самолета началась в декабре 1935 г. Самолет был готов всего за пять месяцев. Его первый полет состоялся в мае 1936 г. Во время летных испытаний самолет показал хорошие летные характеристики и легко достиг требований задания. Скорость была 481 км/ч на высоте 4050 м. Однако Ки-15 отличался плохим обзором вперед, особенно при взлете и посадке. Кроме того самолет резко терял скорость на виражах. Несмотря на эти недостатки, Ки-15 был хорошо принят армией, и на Мицубиси было заказано серийное производство самолета под обозначением "разведчик армейский тип 97 модель 1" (Ки-15-I). Первый серийный самолет был поставлен в мае 1937 г.
Во время испытаний первого Ки-15 одна из ведущих японских газет "Асахи Симбун" получила разрешение от армии купить на фирме второй опытный самолет. Газета хотела установить рекорд при перелете из Японии в Англию на коронацию Георга VI. Самолет получил гражданскую регистрацию J-BAAI и "гражданское" обозначение "Каригане’М ("Дикий гусь" I). Его закончили 19 марта 1937 г, а 25 марта передали газете уже под именем "Камикадзе". Самолет отличался от боевого варианта только отсутствием фотокамер и пулемета. Летные характеристики самолета были продемонстрированы Западу, когда 6-9 апреля J-BAAI за 94 часа 17 минут и 56 секунд преодолел 15315 км между Тачикава и Лондоном. Чистое летное время заняло 51 час 17 минут и 23 секунды. Средняя скорость на маршруте составила по данным ФАИ 162,5 км/ч. Позже несколько машин Ки-15-I использовалось гражданскими организациями под собственными именами как J-BAAL "Асакадзе" (Утренний ветер) и J-BAAM "Сочикадзе" (Легкий ветерок).
С началом войны в Китае "разведчик армейский тип 97" был одним из первых самолетов, пошедших в бой. Ему противостояла целая "коллекция" различных китайских истребителей, включая Кертиссы "Хок", Глостер "Гладиатор", истребители Поликарпова И- 15бис и И-16. Тем не менее высокая скорость самолета в 480 км/ч позволяла ему успешно действовать в глубине территории Китая, уходя почти от всех китайских истребителей, за исключением, пожалуй, только поликарповского И-16. Почти полная неуязвимость позволяла экипажам Ки-15 обеспечивать японскую армию всеми необходимыми данными о передвижениях противника. Самолет показал хорошую надежность в боевых условиях, только его пилотам не нравился обзор вперед. Несмотря на то, что Ки-15 оправдал самые оптимистичные предположения, менее чем через год после поступления самолета на вооружение начались работы над его улучшенной версией.