Після запуску у серійне виробництво літака Kawasaki Ki-45 командування ВПС Імперської армії Японії видало фірмі Kawasaki замовлення на розробку його наступника — одномісного винищувача Kawasaki Ki-96. Через фірми завантаженість іншими проектами роботи йшли повільно. Зрештою, у 1943 році прототипи були готові. Результати випробувань були в цілому задовільні. Літак показав хорошу керованість та досягнув розрахункових льотних показників. Але командування ВПС знову змінило свої погляди і в серпні 1943 року замовило 2-місний варіант штурмовика.
Новий літак отримав позначення Ki-102. Щоб пришвидшити роботи, головний конструктор Такео Дої використав планер та силову установку від Ki-96. Літак мав додаткове бронювання, протектовані паливні баки та потужне озброєння: 57-мм гармату «Ho-401», 2 x 20-мм гармати «Ho-5» та 12,7-мм кулемет «Ho-103» в задній частині кабіни. Літак був оснащений 14-ти циліндровим двигуном Mitsubishi Ha-112-II з повітряним охолодженням потужністю 1500 к.с. Перший з трьох дослідних літаків вперше злетів у повітря у березні 1944 року. Надалі армія замовила виробництво 20 передсерійних літаків. Випробування пройшли успішно, і після незначних доопрацювань в жовтні 1944 року літак був прийнятий на озброєння під назвою «Армійський штурмовик Тип 4 Модель B» (або Ki-102b).
Ще за місяць до першого польоту Ki-102b армійське командування замовило на його базі створити висотний перехоплювач, який отримав позначення Ki-102a (В цей час вже йшла розробка висотного перехоплювача Ki-108, але його гермокабіна потребувала більше часу на розробку). 6 передсерійних літаків були перероблені у винищувачі. На них були встановлені двигуни Mitsubishi Ha-112-II Ru з турбокомпресором. Озброєння складалось з 37-мм гармати «Ho-203» та двох 20-мм гармат «Ho-5» для стрільби вперед. Задній кулемет був знятий. Після завершення випробувань 6 дослідних взірців була замовлена партія з 12 передсерійних винищувачів, перероблених з Ki-102b. Але до кінця війни у війська надійшло тільки 15 таких машин. Серійне виробництво налагодити не вдалось.
Коли наприкінці 1944 року різко посилились нальоти на Японію бомбардувальників B-29, армія замовила нічний винищувач. Новий варіант Ki-102c мав подовжений фюзеляж, нову кабіну та перероблене хвостове оперення. Була збільшена площа крил, на літаку встановили радар. Озброєння складалось з двох 30-мм гармати «Ho-105» в фюзеляжі та двох 20-мм гармат «Ho-5» встановлених під нахилом вверх за кабіною пілота. Перший прототип був готовий у липні 1945 року, другий — через місяць. Але льотні випробування були припинені після капітуляції Японії.
На базі Ki-102 розроблявся також варіант висотного перехоплювача Ki-108. Льотні випробування розпочались навесні 1945 року, але в червні прототипи були зруйновані під час нальотів американської авіації. Також розглядалась можливість використовувати на Ki-102b керовану бомбу I-Go-B.
Під назвою «Спеціальний винищувач 2» розглядався варіант Ki-102 з двигунами Mitsubishi Ha-104 потужністю 1900 к.с., але він не вийшов за межі документації.[1]
До кінця війни було виготовлено 238 літаків Ki-102, з них 215 у варіанті Ki-102b. Більшість літаків була в резерві на випадок вторгнення союзників на території Японії, лише незначна кількість брала участь в бойових діях під час битви за Окінаву, де союзники присвоїли літаку кодову назву «Ренді» (англ.Randy)[2].
