Брошенные Ки-79 44-го Кьоику Хикотая (вероятно Сингапур). На киле — эмблема школы, белая полоса на фюзеляже, знаки национальной принадлежности «хиномару» обведены белой полосой.

В мае 1942 года в структуре IJAAF появилась новая организационная единица Кокуган (воздушная армия), которая объединяла под общим командованием все Хикошиданы и другие отдельные подразделения, действующие в одной оперативной зоне, осуществляя полный контроль их деятельности. Первоначально было организовано три армии: 1-й Кокуган в Японии (штаб-квартира в Токио), 2-й Кокуган в Маньчжоу-го и Корее (штаб-квартира в Хсинкине) и 3-й Кокуган в Малайе, Индокитае, Бирме и голландской Ост-Индии (штаб-квартира в Сингапуре). В 1943 году было сформировано ещё две армии: 4-й Кокуган на Филиппинах и Новой Гвинее (штаб-квартира в Маниле) и 5-й Кокуган в Китае (штаб-квартира в Нанкине). В конце 1944 года была организована последняя армия — 6-й Кокуган (штаб-квартира в Фокуоке, Япония), главной задачей которой была защита Японских островов. В апреле 1945 года четыре Кокугана, базировавшиеся в Японии, Китае и Корее — 1-й, 2-й, 5-й и 6-й — были объединены под эгидой Кокусуган (Главной воздушной армии).

В 1943 году было сформировано ещё несколько частей, вооруженных Ki-27. 63-й Сентай (командир — майор Магоджи Хара), на который возлагались задачи обеспечения ПВО Хоккайдо, был сформирован 25 февраля в Хачинохе, префектура Аомори на севере Хонсю. Его ядро составил персонал из 54-го и 244-го Сентаев и 104-го Кьоику Хикорентая. В июле в Донгджинченге, Маньчжурия, был организован 30-й Сентай (командир — подполковник Кьоши Канзаки); первоначально он был предназначен для решения задач штурмовки, но затем его переквалифицировали в истребительный. Также в июле в Жуандао, Маньчжурия, из персонала 77-го Сентая и 204-го Кьодо Сентая был сформирован 48-й Сентай (командир — майор Macao Мацуо). Подразделение было признано боеготовым в ноябре того же года, а Ki-27 использовались в нем для тренировок до апреля 1944 года. Для обучения и тренировок Ki-27 использовались и в 18-м Сентае (командир — майор Ринзо Исозука), сформированном в декабре в Чофу (возле Токио) из персонала 244-го Сентая.

В сентябре 1943 года Ki-27 попали в Сусей Сентотай (временную истребительную группу) под командованием капитана Канаме Наган, организованную в Сунджио около Харбина, Маньчжурия. 25 августа 1944 года эту часть переименовали в 25-й Докурицу Чутай и она перешла под оперативное управление 104-го Сентая (командир — майор Ямато Токияма). В том же месяце она поменяла свои Ki-27 на Ki-43. В 1943 году Ki-27 были сняты с вооружения многих подразделений: 13-го и 18-го Сентаев в апреле; 9-го и 70-го Сентаев и 204-го Кьодо Сентая в мае; 63-го, 244-го, 246-го, 248-го Сентаев в июле; знаменитого 77-го Сентая в августе; 26-го Сентая в сентябре; 4-го Сентая в конце года.

Последним боевым подразделением, где использовалось некоторое количество Ki-27 (исключительно для тренировок), был 101-й Сентай (командир — майор Ёнага), сформированный в июле 1944 года в Кито-Изе и около Нагои, Япония. С 1943 года большинство Ki-27 в боевых подразделениях использовались как тренировочные или даже связные, а их функции взяли на себя истребители Накадзима Ki-43 "Хаябуса", Накадзима Ki-44 "Секи", Кавасаки Ki-45 "Торю" и Кавасаки Ki-61 "Хиен", а с 1944 года ещё и Накадзима Ki-84 "Хаяте" и Кавасаки Ki-100.

Поднятый со дни Японского моря в 1997 году, этот Ки-27b теперь выставлен в Мемориале Мири в Тачиираи, Фокуока. Это единственный в мире сохранившийся Ки-27.

Ки-27b Воздушной академии в Тойоко, префектура Саитами, Япония, 1940 год. Эмблемой академии был красный иероглиф «Ши» (имеет значение «самурай») на фоне белого круга, наносившийся в верхней части руля направления (на фотографии закрыт крылом). Ниже располагались хиригана с названием деревьев, мест или птиц, индивидуальные для каждого самолета.

Всеми проблемами, связанными с набором и обучением летного и технического персонала, занималась Коку Сокамбу (Генеральная Инспекция Армейской Авиации). Обучение летного персонала, включая летчиков-истребителей, осуществлялось в несколько этапов в армейских летных школах (Рикугун Хико Гакко), которые были организованы в нескольких городах в Японии и Маньчжоу-го. Пилотов IJAAF, показавших выдающиеся успехи, посылали на офицерские курсы в Армейские воздушные академии (Коку Сикан Гакко). Наземный персонал обучался в Армейской школе авиационных техников (Рикугун Коку Сеиби Гакко) в Токуразаве, Япония.

К весне 1944 года основной учебной единицей IJAAF был Кьоику Хикорентай (учебный авиаполк), которую затем заменили меньшие по размерам Кьоику Хикотай (учебная авиагруппа) и Ренсей Хикотай. Эти подразделения во время войны действовали в районах, где активность противника отсутствовали или была незначительной — главным образом в самой Японии, Маньчжоу-го, Корее и Формозе. В конечном итоге они были организованы и на оккупированных территориях: в Малайе, голландской Ост-Индии, Индокитае и Филиппинах. С середины 1944 года Кьоику Хикотаи перешли в подчинение более крупным подразделениям Кьоику Хикошиданов (учебных авиадивизий), которые были сформированы на базе летных школ (сами школы получили название Кьодо Хикошидан). Кьоику Хикорентаи и Кьоику Хикотаи осуществляли начальное и продвинутое обучение, в то время как за боевую подготовку (включая элементы воздушного боя) несли ответственность строевые части, а позднее — специально сформированные подразделения Ренсей Хикотай.

Как уже упоминалось раньше, первой и, возможно, самой известной летной школой IJAAF была Армейская школа авиации в Акено. В конце 1937 года она получила несколько предсерийных и первые серийные Ki-27. Они использовались в Акено до 1943 года, когда их стали заменять на Ki-43 и Ki-44. В сентябре 1940 года в Тачиараи, префектура Фокуока, была организована ещё одна летная школа, которая также специализировалась на подготовке летчиков-истребителей. В ней Ki-27 использовались до конца войны.

В 1938–1942 годах различными модификациями Ki-27 были оснащены летные школы в Ирумагаве (Япония) и Харбине (Маньчжурия), а в 1942 году школа в Кумагайе (Япония) — все они занимались подготовкой летчиков-истребителей. Кроме того.

В июне 1938 года первые Ki-27 поступили в Армейскую школу авиационных техников в Токуразаве. Между прочим, в разное время через эту школу прошли все типы использовавшихся IJAAF самолетов.

С апреля 1942 года Ki-27 стали поступать в учебные полки. До марта 1944 года, когда эти подразделения были заменены меньшими по размерам, Ki-27 были на вооружении, в числе прочих, 101-го, 106-го, 108-го, 114-118-го и 121-го Кьоику Хикорентая, а с марта 1943 года — 111-го и 112-го Кьоику Хикорентаев. В феврале 1944 года появились первые Кьоики Хикотаи, оснащенные различными модификациями Ki-27: 11-й, 32-й, 33-й, 36-й и 37-й. В марте к ним присоединились 1-й, 6-й, 8-й, 12-й, 14- й, 17-й, 18-й, 19-й, 22-й, 24-29-й, 31-й, 34-й и 35-й Кьоики Хикотаи. В июне 1944 года японцы сформировали 43-й Кьоики Xикотай, а в июле 39-й, 40-й, 42-й и 44-й. Последними такими частями, получившими Ki-27, стали сформированные в декабре 1944 года 20-й и 21-й Кьоики Хикотаи. Большинство из них эксплуатировали Ki-27 до конца войны, обычно одновременно с Ki-79. Только в нескольких случаях их заменили другими истребителями, такими как Ki-43 "Хаябуса" и Ki-61 "Хиен".