Nó được đưa vào hoạt động từ năm 1944, nhưng chỉ có các hoạt động hạn chế. Phiên bản chính (102b) được giữ lại để phòng thủ Chính quốc Nhật Bản, cho dù chúng có tham gia một số nhiệm vụ hạn chế trong Chiến dịch Okinawa. Nó không được đưa ra phục vụ tại tiền phương vì chúng được kỳ vọng sẽ mang loại tên lửa điều khiển đất-đối-không Igo-1-B một khi việc Đồng Minh tấn công Chính quốc Nhật Bản xảy ra.
Tương tự như chiếc nguyên mẫu, nhưng được trang bị bộ turbo siêu tăng áp cho phép động cơ duy trì công suất ở tầm cao. Pháo 57 mm được thay bằng kiểu 37 mm, và súng máy đuôi 12.7 mm được tháo bỏ. Có 26 chiếc được chế tạo.
Ki-102b
Phiên bản chủ yếu – Tương tự như chếc nguyên mẫu ngoại trừ cải tiến bánh đáp đuôi. Có 207 chiếc được chế tạo.
Ki-102c
Phiên bản tiêm kích bay đêm có thân và sải cánh kéo dài, trang bị radar trong một vòm bằng Plexiglas, các khẩu pháo 20 mm bắn chéo, và các khẩu pháo 20 mm dưới bụng được thay bằng pháo 30 mm. Có hai chiếc được chế tạo.