С разворачиванием производства "модели 3" небольшое число предыдущей "модели 2" было переделано под трехместные самолеты подготовки штурманов- радистов. За кабиной пилота уступом был установлен фонарь для третьего члена экипажа. Этот самолет получил обозначение "учебный самолет армейский тип 100" (Ки-46-II KAI) и использовался армейской летной школой в Симосицу.
На базе Ки-46-III армейским аэротехническим исследовательским институтом был спроектирован высотный истребитель. Первые работы по истребителю были проведены в июне 1943 г, полномасштабное проектирование началось с мая 1944 г. Работы по переделке разведчиков выполнял первый армейский авиационный арсенал в Тачикаве. С самолета снималось фотооборудование, в носовой части фюзеляжа размещались две 20-мм пушки Но-5, а иногда на месте центрального бака- устанавливалась 37-мм пушка под углом к горизонту. Первый "истребитель ПВО армейский тип 100" (Ки-46-III КАИ) был готов в октябре 1944 г, а уже через месяц истребители стали поступать в различные авиационные части ПВО метрополии, где, впрочем, не имели особого успеха из-за низкой скороподъемности. Кроме того было изготовлено несколько "штурмовиков армейских тип 100" (Ки-46-IIIb), а Ки-46-IIIc так и остался в проекте.
Оставшиеся планеры Ки-46-III оснастили двигателями Ха-112-Н Ру с турбокомпрессором - всего в 1943- 44 г было выпущено четыре таких самолета, получивших обозначение Ки-46-IV. Двигатели Ха-112-Н Ру на боевом режиме на высоте 10200 м развивали мощность 1100 л.с., что обеспечивало самолету высокие характеристики на больших высотах. От Ки-46-III новая модель кроме двигателей отличалась новым обтекателем мотогондолы и установкой на воздухозаборнике спиртового охладителя, так как места под промежуточный воздушный охладитель не было. Запас топлива был увеличен до 1977 л. Испытания новой модели начались в феврале 1944 г, но проблемы с доводкой турбонагнетателей задержали запуск в серию разведывательной "модели 4А" (Ки-46-IVa) и истребителя Ки-46-IVb, а потом приоритеты сменились.
Ки-46-II и Ки-46-III использовались до конца войны, а два Ки-46-IV в феврале 1945 г показали, что самолет остается одним из лучших разведчиков, пройдя (с помощью сильного попутного ветра) 2300 км со средней скоростью 700 км/ч.
Тактико-технические характеристики Ки- 46-1II (Ки-46-II):
Тип: двухместный разведчик.
Двигатели: два >иармейский тип 4" (>иармейский тип Г) - 14-цилиндровые, воздушного охлаждения, взлетной мощностью 1500 (1050) л.с. и 1250 (1055) л.с. на высоте 5800 (2800) м.
Вооружение: на Ки-46 II - один 7,7-мм пулемет "тип 89" на подвижной установке в конце кабины.