Po drobných změnách byl stroj zaveden do sériové výroby pod označením typ 97 model 1 neboli Ki-15 I. První stroje se k jednotkám dostaly v květnu 1937. Nasazeny byly v Číně již od srpna téhož roku a prokázaly výtečné vlastnosti, jedině Polikarpov I-16 byl schopen je reálně ohrozit. Pro ochranu měly pouze jeden kulomet typ 89 ráže 7,69 mm v hřbetním střelišti, hlavní ochranou byla vysoká rychlost. Ve výbavě se nacházela sada leteckých kamer a radiostanice Hi-4. V případě potřeby bylo možno podvěsit pumy do celkové hmotnosti 250 kg.
Armádní letectvo však neusnulo na vavřínech. Zabudováním motoru Mitsubishi Ha-26-I o výkonu 662 kW měly výkony ještě dále narůst. Motor měl také oproti Ha-8 podstatně menší průměr, což mimo zlepšení aerodynamiky slibovalo také zlepšení výhledu pilota. Stroj, označený typ 97 model 2 neboli Ki-15 II, poprvé vzlétl v červnu 1938 a nárůst výkonu se ukázal být skutečně výrazný, maximální rychlost stoupla na 510 km/h! Sériová výroba tohoto provedení se rozběhla od září 1939.
V tomto roce vnikla také další varianta. Zástavbou motoru Mitsubishi Ha-102 o výkonu 772 kW se podařilo zvýšit maximální rychlost na 530 km/h. Vznikly však jen dva prototypy této verse, označené Ki-15 III. V té době se totiž chýlil k závěru vývoj průzkumného letounu nové generace, typu 100 neboli Ki-46, který sliboval a také skutečně přinesl podstatně vyšší výkony. Ki-15 III zůstal pouze zálohou pro případ neúspěchu tohoto stroje.
Rivalita mezi armádou a námořnictvem v Japonsku je všeobecně známou věcí. Výkony Ki-15 však byly natolik skvělé, že došlo k něčemu šokujícímu: námořnictvo objednalo stejný letoun, jaký byl vyráběn již pro armádu! V roce 1938 bylo ojednáno 20 kusů letounu označeného typ 98 model 1 neboli C5M1. Poháněny byly motory Mitsubishi Zuisei 12 (námořní varianta Ha-26-I) o výkonu 643 kW. Následovala obědnávka na 30 C5M2. Tyto stroje, ačkoliv poháněné výkonným motorem Nakajima Sakae 12 o výkonu 689 kW, však byly natolik výrazně přizpůsobeny podle požadavků námořnictva, že to přineslo více škody než užitku. Maximální rychlost klesla na necelých 490 km/h, velmi výrazně poklesl dolet.
Celkově bylo postaveno 439 strojů Ki-15 a 50 C5M. Mimo Číny a bojů se Sověty byly nasazeny také v počátečních bojích v pacifické oblasti, především v Malajsii a na Filipínách. Podílely se např. na zničení svazu Z, když jeden C5M2 10.12.1941 svaz objevil a navedl na něj útočné stroje. Dosti rychle se však projevily i zápory stroje, především absence jakékoliv pasivní ochrany. Ani rychlost již nebyla dostatečná a proto byly urychleně nahrazovány skvělými Ki-46. Stroje samozřejmě dále sloužily a to jako cvičné či kurýrní, ke konci války se dkonce oběvily i v sebevražebných jednotkách.
TECHNICKÉ ÚDAJE (Ki-15 II / C5M2)
ROZMĚRY
Rozpětí: 12 m
Délka: 8,7 m
Výška: 3,34 m / 3,47 m
Nosná plocha: 20,36 m2
HMOTNOST
Prázdná: 1592 kg / 1715 kg
Vzletová: 2189 kg / 2345 kg
VÝKONY
Max. rychlost: 518 km/h / 487 km/h
Dostup: 10000 m / 9600 m
Dolet: 2400 km / 1100 km
Karigane I 4.
Ki-15 I.
Ki-15 II.
