１９３９年、航空本部の要求に応じて立川飛行機は双発の多用途練習機の設計に乗り出した。　要求された仕様は陸軍が１９３７年から使用している近代的な爆撃機とよく似た操縦特性を持っていることで、操縦員だけでなく爆撃手、航法士、無線士など爆撃機搭乗員のすべてを同時に訓練することが目的であった。　これを満足するため510馬力の日立 Ha-13aエンジン２基とハミルトン可変ピッチプロペラを採用した。　Ki-54の型名を与えられた試作第一号機は１９４０年夏に初飛行し、若干の変更があった後１９４１年から陸軍１式高等練習機（キ―54A）として生産が開始された。　キ―54Aは主にパイロット養成のために使われたが、他の搭乗員訓練の設備を備えたB型が登場し陸軍が主管するほとんどの飛行訓練学校に配備されもっとも成功した多目的訓練機となった。　Ｃ型は８座席を備えた輸送機型である。　戦争後半に全木製型がキ―１１１として試作機が作られたが、アメリカ軍による空襲で破壊されてしまった。　その他にも８個の60kg爆弾を搭載する対潜哨戒機としてＤ型が作られたがほとんど実戦に参加することなく終わった。　連合軍によるコードネームはヒッコリーである。