１９３７年日中戦争のころ日本陸軍は中国軍が使用し始めたソ連製のツポレフSB-2双発爆撃機に驚愕した。　SB-2の速度は当時の日本陸軍の最新鋭機キー２７戦闘機の速度とほとんど同じであり迎撃は非常に困難であったのである。　１９３７年１２月日本陸軍は川崎飛行機に対してSU-2を上回る性能の双発爆撃機の開発を命じた。　エンジンは中島ハ-25(950馬力)を搭載し、時速は480km（高度3,000m)、巡航速度350km、上昇力は高度3,000mまで10分、爆弾搭載量は400kgという仕様であった。　当時の日本陸軍の仮想敵国はソ連であったので酷寒のシベリアでも作戦可能ということも含まれていた。 　設計に当たったのは土井武夫である。　Ki-48の型式名を与えられ設計作業は１９３８年１月に始められたが、同じ設計チームでKi-45改も担当しなくてはならなかったので、Ki-48試作機が初飛行したのは１９３９年の７月であった。　テスト結果はおおむね良好であったので９９式爆撃機として大量生産に入ることになったが爆弾搭載量だけは陸軍の要求を満たさずわずか300kgであった。 　Ki-48の初陣は１９４０年秋中国北部での作戦である。　その高速のためほとんど敵戦闘機の妨害を受けず搭乗員から絶賛された。　太平洋戦争勃発に伴いKi-48はビルマ、マレーシア、フィリピン方面に配備されたがすぐにその重大な欠陥が露呈された。　速度は従来より速いといっても連合軍戦闘機にはとうてい敵わずしかも搭乗員と燃料タンクに対する防御が皆無であったのである。　さらに防御火器がわずか１挺の7.7mm機関銃では連合軍戦闘機には思うままに攻撃されて甚大な被害を被り、行動できるのは夜間のみに限られてしまった。 　改良型のKi-48IIは１９４２年２月に初飛行した。　エンジンは中島ハ-115(1,150馬力)に替えられ乗員のための防弾板も備えられた。　爆弾搭載量は800kgになり最大速度も時速にして24km向上した。　しかしこの改良にしても高速度と重武装を持つ連合軍戦闘機にとってはたやすい獲物であった。　しかもニューギニア方面での戦闘でKi-48の多くは地上で破壊されてしまったのである。