В конце 1939 г по заказу воздушного штаба армии Риокичи Ендо приступил к разработке на Тачикаве двухмоторного многоцелевого самолета. По спецификациям новый самолет должен был иметь управляемость и характеристики на уровне современных двухмоторных самолетов, которые стали поступать на вооружение армейской авиации в 1937 г. При этом самолет должен был использоваться одновременно для подготовки всех членов экипажа бомбардировщика: пилота, штурмана, бомбардира, стрелка и радиста. Для своего самолета Ендо выбрал конфигурацию низкоплана под два двигателя воздушного охлаждения Хитачи Ха- 13а мощностью 510 л.с. с винтами изменяемого шага по типу Гамильтон. Самолет имел цельнометаллическую конструкцию с тканевой обшивкой рулевых поверхностей.

Первый опытный самолет, получивший обозначение Ки-54, полетел в конце лета 1940 г. После небольших доработок с целью уменьшить переднюю центровку самолет был запущен в 1941 г в серию под обозначением "самолет повышенной летной подготовки армейский тип 1 модель А" (Ки-54а). Первые выпущенные самолеты предназначались для подготовки пилотов, однако вскоре в серию пошел Ки-54Ь ("учебно-боевой самолет армейский тип 1 модель В"), предусматривающий также подготовку других членов экипажей бомбардировщиков и имеющий четыре подвижные стрелковые установки с 7,7-мм пулеметами "тип 89". Самолет использовался практически во всех школах боевой подготовки армейских пилотов, а также в гражданских летных училищах, готовивших пилотов для армии. При этом Ки-54Ь оказался самым массовым вариантом Ки-54 - всего было выпущено 1368 самолетов всех модификаций.

Следующая модель - "транспортный самолет армейский тип 1 модель С" (Ки-54с) представлял собой связной или легкий пассажирский самолет с уменьшенной высотой фюзеляжа и с установкой восьми посадочных мест. Одновременно строился его гражданский вариант - Y-59. В конце войны был выпущен цельнодеревянный вариант Ки-54с - Ки-110, но он был разрушен во время налета американцев. Кроме того, проектировались Ки-111 с протектированными баками и улучшенный вариант Ки-110 - Ки-114, но до конца войны их так и не закончили.

Для противолодочной обороны был выпущен "патрульный бомбардировщик армейский тип 1 модель D" (Ки-54с1), несший восемь 60-кг глубинных бомб. Правда, выпустили всего несколько таких машин, использовавшихся очень недолго.

Как учебный и легкий транспортный самолет Ки- 54 оказался очень удачной машиной и широко использовался японцами в течение всей войны на Тихом океане.

Тактике-технические характеристики Ки-54Ь.

Тип: многоцелевой учебный самолет.

Двигатели: два "армейский тип 98" - 9- цилиндровые, воздушного охлаждения, взлетной мощностью 510 л.с. и 470 л.с. на высоте 1700 м.

Вооружение: четыре 7,7-мм пулемета "тип 89" на подвижных установках.

Максимальная скорость: 376 км/ч на высоте 2000 м.

Крейсерская скорость: 240 км/ч.

Время подъема на высоту: 5000 м - 20,3 мин. Потолок: 7/80 м.

Дальность полета: 960 км.

Вес: пустого - 2954 кг, взлетный - 3897 кг. Размеры: размах крыла - 17,9 м; длина - 11,94 м; высота - 3,58 м: площадь крыла - 40 м².