日本陸軍航空隊初めての重戦闘機。昭和13年の陸軍航空本部兵器研究方針により中島飛行機へ研究を命令、正式な試作指示は昭和14年6月2日となった。陸軍側の性能要求には大馬力エンジンが必要不可欠であったが当時は小型軽量の適当な高出力エンジンが実用されておらず、多少大型ながらハ41（離昇1250HP）が選択された。昭和15年8月に1号試作機が完成（最終的に試作機3機、増加試作機7機）、10月より陸軍の審査が行われたが速度が550km/hと目標の600km/hに達せず、離着陸困難や低速時の安定不良などが指摘され難航したがカウルフラップやカウリング、気化器空気吸入管等の改修により一応の性能向上（速度は最終的にこの試作状態で626km/hに達したと言う）が見られたとして2次審査後に対爆撃機戦闘機として合格、昭和17年1月に生産1号機が完成、翌2月に「2式単座戦闘機」として制式採用された。本機は昭和16年11月より増加試作機による部隊編成がなされたが開戦後、不得手の制空戦闘に駆り出されることも多く、また用兵側もこれといった使用法（用途もあやふやなまま製作され本格的に重戦闘機を育てる気がなかった陸軍の行政責任と言える）を確立していなかった為、本格的活躍がみられるのは戦争後半の爆撃機迎撃戦以降であった。生産は2型を主として昭和19年末までに1225機であった。

キ44 I型	昭和17年1月より10月までに40機生産された最初の量産型。エンジンは試作機と同じハ41で武装は翼に12.7mm2門（各250発）と胴体に7.7mm2門（各500発）。資料によってはこれを甲型とし12.7mm機関砲4門を搭載した型を乙型、主輪カバー改良型を丙型とするものもある。
キ44 II型甲	昭和16年1月より研究が開始されたハ109（2式1450HPエンジン、離昇出力1520HP）搭載型。プロペラの直径が3000mm(I型は2950mm)、潤滑油冷却器が蜂の巣状となりカウリング下面へと移動、風防前面ガラスが防弾式の厚さ40mmとなったことが大きな変更点。甲型は胴体に89式7.7mm機銃を2挺、翼内に1式12.7mm機関砲を2挺搭載したもの。生産数353機。
キ44 II型乙	甲型よりの変更は胴体に1式12.7mm機関砲を2挺搭載し、翼内にホ301・40mm自動噴進砲（ロケット推進砲、日本軍航空機としては数少ないオリジナル構想による火器）を搭載（翼内砲を搭載せず胴体のみの機体もあった）。生産数393機前後。古い資料だと、これが丙型になっている。
キ44 II型丙	胴体・翼内砲とも1式12.7mm機関砲とし合計4挺としたもの。照準器は光像式となり、風防も多少の変更がなされた。500機以上生産。
キ44 III型甲	昭和18年6月に完成したエンジンを空冷星型18気筒のハ145（離昇2000HP）に変更した機体。プロペラが4枚定速式と、なり翼面積も増大。武装はホ5・20mm機関砲4挺。ごく少数機が生産された。 （武装がII型乙のままで少数生産された可能性有りとの資料もある）
キ44 III型乙	甲型の武装のうち翼内砲をホ203・37mm機関砲2挺に変更したもの。計画のみであったとされる。