В ходе войны в Китае в конце 30-х годов действовавшие там самолеты получили камуфляж на верхней поверхности фюзеляжа, крыле и горизонтальном оперении. Иногда камуфляж наносился только на крыло и верхнюю поверхность горизонтального оперения, в то время, как фюзеляж и вертикальное оперение оставались в заводской окраске. Эта схема, известная в литературе под названием "китайский камуфляж", состояла из больших нерегулярных пятен двух, трех и даже четырех цветов. Обычно использовались различные комбинации зеленого (например, темно-зеленый и оливково-зеленый) и коричневого (темно-коричневый, охра) цветов, иногда оставались незакрашенные места в заводской окраске. Камуфляж наносился в полевых условиях, так что единой схемы не существовало, хотя было несколько попыток стандартизации.

"Китайский камуфляж" использовался в основном на больших и тихоходных самолетах (таких, как бомбардировщики и разведчики), но его несли и некоторые Ki-27. На части самолетов он сохранялся и на первом этапе Второй Мировой войны (в Индокитае, Малайе, Бирме и на Филиппинах)

В конце 30-х годов все боевые самолеты IJAAF, действовавшие в "районах конфликтов" (тогда это означало Китай и Маньчжурию), включая Ki-27, получили узкую полосу в хвостовой части фюзеляжа, перед хвостовым оперением. В литературе это известно как "боевая полоса" или "боевая маркировка" (японское "сенши хйосики"). Поскольку бои тогда велись только в Китае, эта полоса стала своего рода "маркировкой театра боевых действий", она служила для быстрой идентификации своих самолетов. Введение полосы по времени совпало с отказом от нанесения знаков национальной принадлежности на фюзеляж, но неизвестно, связаны ли между собой эти факты. Белая полоса использовалась ещё в 1942 году, а на некоторых самолетах она возможно сохранилась до конца войны В 1942 году восстановили нанесение знаков Хиномару на фюзеляж самолетов IJAAF, хотя выпущенные прежде самолеты это не очень затронуло — самолеты со знаком национальной принадлежности только на крыле можно было увидеть и в 1944 году. Знаки наносились на фюзеляж между кабиной и хвостом, ближе к последнему. На камуфлированных самолетах Хиномару мог быть обведен белым цветом, но это не было правилом.

С середины 1942 года, после апрельского налета В-25 на Японские острова, истребители частей местной ПВО (Хондо Боей Бутай) стали нести Хиномару на фоне широких белых кругов на фюзеляже и крыле, что стало характерным отличием этих частей. В тоже время ввели окраску передней кромки крыла в красный цвет (от корня, по направлению к законцовкам). Первыми подразделениями, получившими такую окраску (известную как "маркировка защиты дома"), стали 244-й и 246-й Сентаи. После того, как красный цвет через некоторое время заменили желтым, такая окраска стала обязательной для всех самолетов IJAAF.

Учебные Ki-79 были первоначально окрашены по стандартной для всех японских учебных самолетов схеме — целиком в темно-желтый (желто-оранжевый) цвет. Иногда верхняя часть фюзеляжа перед и вокруг кабины (а зачастую капот целиком) окрашивалась в черный или темно-зеленый цвет, чтобы избежать появления бликов. Позже, когда даже тыловые аэродромы японцев стали целями воздушных налетов авиации Союзников, верхние поверхности стали красить в темно-зеленый цвет, оставив желтый только на нижних. К концу войны желтый цвет стали заменять светлым серо-зеленым или вообще оставлять нижние поверхности неокрашенными.

Чтобы предотвратить появление коррозии, интерьер кабины и внутренняя конструкция самолета покрывалась защитным лаком, обычно прозрачным, но иногда он имел зеленоватый или сине-зеленый оттенок. Панель приборов обычно красилась в те же цвета, что и кабина, но могла быть черной, хаки, зеленой, серой или темно сине-зеленой. Начиная с 1944 года внутренние поверхности, включая кабину, перестали окрашивать.

Первоначально лопасти винта оставляли цвета полированного металла с предупредительными коричнево-красными полосами на концах. С тыльной стороны лопасти красились в матовый черный цвет, позднее стали использовать коричневый и красно-коричневый (чайный) цвета. В 1942 году последний оттенок стал чаще всего применяться для этих целей. Тогда же начали красить лицевую часть лопастей, а предупредительные полосы уже желтого цвета стали наноситься также с тыльной стороны лопастей. Исключение составляли самолеты 244-го (вероятно и 246-го) Сентая, винты которых одно время были окрашены в красный цвет с обеих сторон.

Сверху в корневой части левого крыла был накрашен так называемый "проход". Заводская окраска дополнялась табличкой с паспортными данными самолета: названием модификации, датой выпуска и серийным номером. Обычно она наносилась на борт фюзеляжа перед хвостовым оперением. Присутствовала также различная "техничка" — информация. Инструкции и предупреждения, которые наносились иероглифами канджи или кана черного, белого и красного цвета. Надписи, стершиеся в процессе эксплуатации, обычно не восстанавливались.

Носовая чисть Ки-27 крупным планом. Хорошо виден маслорадиатор и храповик стартера.

Хвостовая часть Ки-27 25-го Кьоику Хикотая, 1944 год. Эмблемой подразделения было стилизованное изображение номера «25» на фоне белой трапеции.

Захваченный китайцами Ki-27 вероятно имел верхние поверхности темно-зеленого цвета и нижние — светло-серые (или был оставлен японский светлый серо-зеленый цвет). Обтекатели колес были также темно-зеленого цвета. Опознавательные знаки Гоминьдана — белая двенадцатиконечная звезда на фоне темно-синего диска — были нанесены на верхние и нижние поверхности крыла. На половине высоты киля белым цветом был нанесен позывной "Р-5015".

Ki-27, захваченный Советами в боях за Халхин-Гол, сохранил первоначальную японскую заводскую окраску на протяжении испытаний. Лишь японские опознавательные знаки заменили красными звездами (на крыльях и фюзеляже).

Ki-79, которые после войны использовались китайскими коммунистами, обычно сохраняли японскую схему окраски — либо они целиком были окрашены в желтый цвет, либо верхние поверхности и борт были темно-зелеными, а низ — желтым, или темно-зеленый верх, а низ светлый серо-зеленый или неокрашенный металл. В дальнейшем камуфляжная окраска вероятно полностью удалялась. Ki-79 ВВС Гоминьдана поначалу несли практически все ранние варианты опознавательных знаков. Они представляли собой красную пятиконечную звезду (размер и форма могли варьироваться в широких пределах) с китайским иероглифом в центре. Звезда наносилась на верхнюю и нижнюю поверхности крыла и на обе стороны хвостовой части фюзеляжа. Иногда на руль направления дополнительно наносились чередующиеся красные и белые полосы (четыре красных и три белых). В 1949 году были введены новые опознавательные знаки, которые остаются неизменными по сей день.

Все Ki-27 ВВС Маньчжоу-го были целиком окрашены в светлый серо-зеленый цвет. На некоторых экземплярах по обе стороны хвостовой части фюзеляжа были надписи иероглифами канджи черного цвета, содержащие патриотические лозунги, к примеру, "Защитник Родины… " и номер. Знаки национальной принадлежности — круглые кокарды, нижняя половина которых была желтого цвета, а верхняя состояла из горизонтальных полос красного, голубого, белого и черного (коричневого?) цветов — наносилась только на верхнюю и нижнюю поверхности крыла.