Боевой опыт показал, что скорость самолета недостаточна. Пока шли работы над новым мотором, совершенствовалась конструкция двигателя Ха-115. Летом 1942 года изготовили три прототипа Модель II Каи (их иногда ошибочно называют IIс или II Хей). Прототипы имели новую систему выхлопа. Шесть цилиндров имели отдельные выхлопные трубы, а восемь остальных цилиндров присоединялись к трубам попарно. Благодаря этой мере мощность двигателя увеличилась на несколько десятков лошадиных сил. Всего в Ота выпустили около пятисот таких машин, которые появились в боевых частях летом 1943 года. Позднее истребители этой модификации оснастили дополнительным топливным баком емкостью 151 л, расположенным за креслом пилота. Горловина этого бака выводилась через лючок в фонаре кабины.

Ки-43-II-Каи, 1-й чутай, 1-й сентай, захваченный на аэродроме Йонтан солдатами 4-го полка морской пехоты 6-й дивизии морской пехоты, 1 апреля 1945 года.

Ки-43-II-Каи, 1-й чутай, 1-й сентай, брошенный в Лузоне, Филиппины, 1945 год.