由于三式战斗机（Ki-61飞燕）在整体设计上为当时日本陆军航空队中比较适合高空战斗之机种，面对二战末期开始轰炸日本本土的B-29轰炸机的高空轰炸威胁，陆军需要一款可以进行高空拦截的机种，因此对飞燕进行改装计划；此计划预计让飞燕装上新型的Ha-140式液冷发动机，这款发动机为原本飞燕采用的DB 601发动机日本授权生产型Ha-40型液冷发动机出力增强之改良型，这款装备新型发动机的飞燕称之为三式战二型，于昭和19年8月（1944年8月）测试结束并得到陆军下单开始量产。

不过，由于日本的工业基础不足，在生产Ha-40型液冷引擎时就已经有生产不良品过多的问题，但当时还可以借由技术老练的技工加以弥补；但战争末期大量人力被抽掉到各地战场以致于老练技工流失速度极快，外加美军轰炸威胁，使得Ha-140引擎的生产陷入进度大幅度落后的状况，这种状况到昭和20年1月（1945年1月）时，川崎工厂已经生产出230架机体，却连一具发动机都拿不到的窘境。

由于陆军有预先设想此种状况，因此在三式战二型开发的同时也在昭和19年4月(1944年4月)命令川崎进行Ki-61-II型换装气冷式发动机的研究，川崎方面对陆军有可能会拒绝采用他们生产的液冷发动机有所微辞，但仍然缴交了预备提案；在同年10月第一批机体出厂却没发动机时，陆军预想状况成真，同时军需省也立刻对川崎下令将这些没有发动机的机体换装为三菱Ha-112引擎（同时间有和Ha-140引擎相等输出功率的预备引擎只有Ha-112有空闲产能），这批改装型机体陆军命名为Ki-100，五式战斗机也就此诞生。

五式战斗机的机身来源为使用直列液冷引擎的飞燕，改装星型空冷引擎最大的问题就是引擎尺寸与机身无法契合的空隙产生的气流。原本三式战机的机身宽度为84厘米，换装星型引擎后大幅增加至122厘米；不过日本在太平洋战争初期向德国引进了Fw-190A5，这台战机在设计上也有类似状况，Fw-190的解决方案是设计一套整流排气管加以导正，川崎的设计小组参考这项设计并在3个月内完成五式战的排气管相关设计，并在1945年2月完成原型机。

由于机体正面面积的增加造成的空气阻力扩大与发动机推力降低，因此五式战在试飞时的最高时速低于三式战只达到时速580公里；不过拆除液冷引擎的冷却设备与尾部配重物后减轻约330公斤的重量，原先拆除设备的原因是因应更换引擎后的简化手续，不过实际试飞时意外发现减轻这些重量后五式战的爬升速度超越了疾风，俯冲速度也优于三式战；因此军方对修改后的飞机感到十分满意，不过这些效能仍然无法达到原始设计用来进行高高度拦截的目的。by ttcx.NeT

为了满足高空拦截，因此Ki-100II规划将引擎安装涡轮增压器，原始规划安装涡轮增压器的五式战将可以在高度一万米时仍具有时速590公里的作战效能，不过在这之前日本的涡轮增压器只有百式司令部侦察机四型有少量实用经验，因此是否可以达到计划性能以及产量实际上仍有疑问，Ki-100-II预定于1945年9月开始量产，不过在那之前日本投降，因此只制造出3架测试机而已。

标准改装机种。

换装与飞燕三型同样的水滴型座舱罩前盖改善驾驶员前方视野，不过在官方公文上并没有这种改良型的正式编号。

预计换装ハ112-II-ル（ハ112-II改装废气涡轮增压器的改良版），此款衍生型共改装3架进行测试，日本陆军希望借由此款引擎让五式战可以进行高空拦截任务，但是在改装测试期间战争结束，因此实际评价不明。

由于四式战斗机“疾风”的引擎在生产技术不良的影响下机队的妥善率偏低，当时日本陆军空中作战只能用旧型的一式战斗机与少量的钟馗撑场，缺乏新型机的日本陆军对五式战斗机报与一定程度的期望。

虽然是急就章的应急机体，但在飞机设计工程师的努力下机体配重、火力、机动力的方面表现都超越以往的旧型战机；虽然性能与三式战差不多，更不如当时欧美一线战机，但对日军而言五式战已经是最接近欧美战机水平的机型，加上引擎采用使用已久的金星系列，因此在妥善率与后勤上无可挑剔，所以五式战受到前线以及高层的欢迎，以整体性能的平衡性而言属于当时日本陆军第一的战斗机。

五式战斗机生产期间由于已经接近战争末期，因此所有机体都集中在日本本岛以面对即将到来的本土决战。主要部署部队有：

飞行第5战队（部署于中京地区）

飞行第59战队（部署于北九州地区）由天天查询武器大全编辑

飞行第244战队（部署于中京、北九州、日本首都圈地区）天天查询武器大全

飞行第111战队（由明野教导飞行师团改编）

飞行第112战队（由常陆教导飞行师团改编）

但因为本土决战前的战力温存策略以及机种转换训练的时间花费因此五式战实战次数非常少。目前可查的作战纪录仅有两次：第一次为1945年7月16日111战队由“义肢王牌”桧与平少校、江藤丰喜少校率领24架五式战拦截自硫磺岛起飞所属美国陆军航空队21st FG、506th FG的96架P-51D。在美军绝对优势数量下，此场空战以美军击坠日军5架、日军击坠美军1架收场。不过桧与平少校的证言说对五式战的评价是：“（与P-51的战斗）不超过不可能的极限下绝对不会被击落”。飞行员对五式战的信任由此可见。

第二次为1945年7月25日（昭和20年）飞行244战队于八日市市上空与美军贝露森林号航空母舰的18架F6F地狱猫对战；此役244战队派出了16架五式战拦截，日军被击落2架，美军也被击落2架（日军回报击落12架，不过这场战斗美军到底派了几架地狱猫目前尚未有明确答案）。

由于五式战的优秀表现，日军一度有停产四式战由五式战全部接手的打算。不过由于1944年的东南海地震以及空袭对三菱工厂的伤害极大，金星发动机的生产顺序也被排后，在发动机来源没有着落的结果下日军只能维持四式战的量产决策，五式战也就仅有少量生产而没有大量服役。

生产厂商：川崎航空机（现川崎重工业）

发动机：一台Ha-112-II型风冷式发动机（配备一段二速机械增压器）

起飞出力：1500hp

乘员：1人　长：8.82米

翼展：12.00米由天天查询武器大全编辑

高：3.75米

翼面积：20平方米by ttcx.NeT

翼载：174.75公斤/平方米由WUqi.TTcx.nEt编辑

空重：2525公斤

最大起飞重：3495公斤

航程：2200公里

最大空速：580公里/时（高度6000米）

最大俯冲速度：850公里/时（WUQI.ttcX.net)

实用升限：12010米

爬升率：16.8米/秒武器大全

武装：

两门ホ-5型20cm机枪（机首）

两挺ホ-103型12.7cm机枪（左右翼各装一挺）(wUqI.tTcX.Net)

两枚30~250kg炸弹

总生产量：396架