Ки-27b 1-го Ренсей Хикотай в Накатсу (Сагами), префектура Канагава, Япония,1944–1945 годы. Эмблемой части были диагональная красная полоса с белой окантовкой на вертикальном оперении. 1-й Ренсей Хикотай готовил пилотов для истребителей Ки-84 «Хаятэ». Чтобы курсанты могли привыкнуть к большому взлетному весу Ки-84 и его более «вялой» управляемости, Ки-27 летали с подвесными баками, заполненными водой.

Пара Ки-79 113-го Шимбу-таи (специального штурмового подразделения — камикадзе) взлетает с аэродрома Чирин в южной оконечности острова Кюсю, чтобы нанести удар по силам американцев у Окинавы, июнь 1945 года. На первом плане Ки-79b с подвешенной бомбой, который пилотирует Йошиюки Цубаки. Обращают на себя внимание интересный камуфляж и эмблема подразделения.

На протяжении 1944 года идея использовать пилотов-самоубийц для нанесения ударов по вражеским целям (обычно боевым кораблям) казалась японским военным все более жизнеспособной. Подразделения самоубийц, известные под названием Симбутаи (Симпу или Синфу) или Камикадзе, были детищем авиации флота, но IJAAF также имели такие подразделения Рикугун Коку Токубецу Когекитан (Армейское специальное штурмовое подразделение). В IJAAF таранные атаки получили название Танатари — грозовой удар.

Если атакам смертников флота в основном подвергались американские военные суда, то приоритетной целью Камикадзе армейской авиации были тяжелые бомбардировщики Боинг В-29 "Суперфортресс" из 20-й воздушной армии США, которые было очень трудно уничтожить. С 1944 года они медленно, но систематически крушили цели на территории Японии. Для самоубийственных атак на В-29 (которые назывались Би сан — мистер Би) прежде всего использовали истребители устаревших типов, особенно Ki-43, Ki-44 и двухмоторные Ki-45. Широко доступные, но ещё более устаревшие Ki-27 могли нести только одну бомбу, мощности которой могло не хватить для уничтожения бомбардировщика. Кроме того, его летные характеристики были слишком низкими, чтобы перехватить В-29 (хотя известны два случая, когда пилотам в Маньчжурии это удавалось). Тем не менее, многочисленные Ki-27 и Ki-79 до конца войны использовались для подготовки Камикадзе, например, в 42-м, 68-м и 113-м Симбутаи. Некоторые из них использовались для атак самоубийцами в районе Окинавы.

В последние месяцы войны положение с самолетами в армейских ВВС было столь отчаянным, что множество учебных подразделений было брошено на защиту Японии и оккупированных ею территорий. В начале 1945 года, когда американские палубные самолеты стали на бреющем полете атаковать цели на территории Японии, в воздух поднимались все имеющиеся в наличии самолеты, включая такие архаичные, как Ki-27 и даже учебные Ki-79! Последний — тихоходный и вооруженный всего одним 7,7 мм пулеметом — вряд ли мог оказать хоть какое-нибудь сопротивление американским палубным истребителям Грумман FGF "Хеллкэт" или Воут F4U "Корсар". Поэтому японские пилоты зачастую совершали самоубийственные тараны. Например, 16 февраля 1945 года, когда 58-е ударное соединение американцев атаковало район Токио (впервые со времен налета, предпринятого подполковником Дулиттлом тремя годами раньше); с аэродрома Йокосиба вместе с другими машинами взлетели на перехват шестнадцать Ки-79а 39-го Кьоики Хикотая. В бою с "Хеллкэтами" из VF-9 с авианосца "Лексингтон" 39-й Кьоики Хикотай одержал две победы, но потерял шесть самолетов и пять пилотов. Считалось, что победы одержали 2-й лейтенант Масатоши Масузава и капрал Кимиюки Мориваки. Фактически американцы потеряли только один самолет, который видимо был сбит капралом Мориваки. Вместе с самолетами других типов Ki-79 служили также в различных вспомогательных подразделениях, к примеру, в 1-й Полевой воздушной группе резерва.

Несмотря на то, что число построенных Ki-27 и Ki-79 по японским меркам было очень велико и они использовались практически во всех районах действия IJAAF, до настоящего времени дожили лишь несколько машин. Единственный сохранившийся Ki-27 является экспонатом Мемориала Мира в Тачиараи (префектура Фокуока) в Японии. Уцелел и один Ki-79 — его можно увидеть в экспозиции военного музея в Джакарте, Индонезия.

Ки-27b в цветах Королевских ВВС Таиланда. В январе 1942 года Таиланд получил двенадцать Ки-27. Большую часть войны они служили в 16-й истребительной эскадрилье.

Помимо армейской авиации Японии, Ki-27 находились на вооружении ВВС ещё двух государств: Таиланда и Маньчжоу-го. Таиланд получил в январе 1942 года двенадцать Ki-27b наряду с другими самолетами в качестве военной помощи от Японии. Эти истребители в Таиланде получили обозначение Бин Кхан Лан 12 (истребитель Тип 12, сокращенно "B.Kh.12") и название "Ота", по имени города, где находился выпускавший их авиазавод.

Новые самолеты поступили в 16-ю Истребительную эскадрилью (Фунг Бин Кхан Лан 16), уже имевшую на вооружении американские Кертиссы 75 N "Хок". Она базировалась на аэродроме Дон Муанг. Несколько позже 16-ю Истребительную эскадрилью включили в состав 85-го Смешанного авиакрыла (Конг Бинг Нои Фасом 85) и перевели на север Таиланда, на аэродром Лампанг. Первый боевой вылет тайских Ki-27 состоялся 6 февраля 1942 года, когда они сопровождали девятку бомбардировщиков Ki-30, которые нанесли удар по китайским войскам в районе Лои Мве, Бирма. Эта операция проводилась в рамках так называемой "кампании в провинции Шан". Подобные вылеты повторялись до 19 февраля. Затем вплоть до 15 марта 1942 года тайские Ki-27 и "Хоки" патрулировали воздушное пространство между Чианг Мей и Чианг Рей на севере Таиланда, ни разу не встретив противника.

В последующие недели они вновь сопровождали Ki-30, которые совершали периодические налеты на Кенгтунг. 13 апреля Ki-30 в сопровождении Ki-27 атаковали скопления вражеских войск у Лои Мве и Монг Хная. В конце апреля 1942 года боевые действия в провинции Шан активизировались. В то время Ki-27 16-й эскадрильи занимались эскортированием бомбардировщиков Ki-21 и Мартин 139. Боевые действия в провинции Шан и южных районах Китая продолжались то разгораясь, то затухая до февраля 1943 года. Ki-27 16-й эскадрильи занимались патрулированием и сопровождением бомбардировщиков, но ни разу не встретились с самолетами противника.

В 1943 году королевские ВВС Таиланда (RTAF) получили новые истребители Ki-43 "Хаябуса". Некоторые из них поступили в базировавшуюся в Чианг Мейе 16-ю Истребительную эскадрилью, сменив в ней "Хоки" 75N. Последние, в свою очередь, были переданы в 43-ю эскадрилью для замены устаревших Кертисс "Хоков" III.

Днем 31 декабря 1943 года 25 бомбардировщиков Консолидейтед В-24 "Либерейтор" из 308-й Бомбардировочной группы, летевшие без истребительного прикрытия, атаковали аэродром Лампанг на севере Таиланда. Они столкнулись с шестеркой Ki-27, базировавшейся на этом аэродроме 16-й Истребительной эскадрильи. По сообщению экипажей американских бомбардировщиков, тайские пилоты в своем первом бою с тяжелыми бомбардировщиками вели себя не очень агрессивно, держались на большом расстоянии, с легкостью отступая при открытии ответного огня. В следующий налет на Лампанг, имевший место 3 января 1944 года, 24 В-24 сопровождались истребителями Локхид Р-38 "Лайтнинг" из 449-й истребительной эскадрильи 51-й Истребительной группы. Было замечено в воздухе четыре самолета тайцев, но ни один из них не пытался атаковать.