Самолету Nakajima B5N1 присвоили официальное обозначение «Тип 97-1 палубный морской бомбардировщик-торпедоносец Модель 1» (B5N1 Model 1). После смены системы нумерации, номер модели изменили на 11.
B5N1 Model 11 «И/ -326» с авианосца «Сорю» во время боевых испытаний на севере Китая, 1938 год.
B5N2 Model 12 «Kate», передняя часть фюзеляжа и капот двигателя.
B5N1 из 14-го хикотая, Северный Китай, 1938/39 г. г. Самолет несет двухцветный зелено-коричневый камуфляж.
Самолет В5N2, оснащенный радаром Н-6. Видны антенны вдоль передней кромки крыла.
Mitsubishi В5М1 «Mabel» из 33-го хикотая, 1942 год. Самолет несет однотонный темно-зеленый камуфляж.
Разведывательный самолет Nakajima C3N1.
Mitsubishi В5М1 «Mabel» из 33-го хикотая, 1942 год.
Первые серийные машины не отличались от прототипа. Их тут же направили в боевые части. Испытания проходили как на авианосцах, так и в эскадрильях наземного базирования. Там самолеты применялись для поддержки сухопутных частей. Хоть это была не естественная роль B5N, самолет хорошо себя показал как тактический бомбардировщик. Пилоты утверждали, что машина уверенно держится в воздухе, хорошо слушается рулей, а благодаря специальному прицелу в полу кабины можно было вести прицельное бомбометание и точно определять, удалось ли поразить цель или нет. Оборонительное вооружение — 7,7-мм пулемет Тип 92 — было вполне достаточным для условий Китая. Авиация Гоминьдана не представляла серьезной опасности для японских ВВС, имевших подавляющее превосходство. Недостатком машины оказалось отсутствие наступательного стрелкового вооружения — пулеметов, повернутых вперед. Выявились и другие, уже упомянутые недостатки — отсутствие бронезащиты у кабины, двигателя и бензобаков. Но бронезащитой кабины и самогерметизирующимися топливными баками не мог похвастаться ни один японский самолет того времени. Все же, условия на фронте в Китае были достаточно мягкими, чтобы полностью выявить предел возможностей машины. Поэтому самолет получил отличную оценку. Разрешились и все сомнения относительно надежности машины — аварийность его была сравнительно невысокой. При этом конструкция самолета допускала его дальнейшее совершенствование. Поэтому B5N1 победил В5М1, выпуск которого прекратили после того, как было построено 125 машин. Тем самым завершился конкурс «1 °Cи», победителем которого стал бомбардировщик-торпедоносец Nakajima B5N, которому американцы позднее присвоили кодовое обозначение «Kate».
Самолеты второй и третьей производственной серии также не отличались от прототипа, лишь неэффективную проволочную антенну заменили антенной, растянутой между хвостом и мачтой.
В начале 1939 года конструкторский коллектив приступил к совершенствованию самолета. Проект получил обозначение «Тип 97-3 морской палубный бомбардировщик-торпедоносец Модель 12» (B5N2 Model 12). Прототип закончили в ноябре 1939 года, а в декабре приступили к летным испытаниям. Внешне новая модификация отличалась силуэтом, особенно заметно изменившимся в носовой части фюзеляжа. Эти изменения были вызваны не соображениями аэродинамики, а новым двигателем, установленным на машину. В качестве нового двигателя выбрали звездообразный 14-цилиндровый двигатель воздушного охлаждения Nakajima NK1A «Sakae» 11 мощностью 940 л.с. Двигатель был не только мощнее прежнего «Hikari» 3, но и имел меньшие габариты, что и потребовало полностью переработать капот. Побочными выгодами от нового двигателя стали улучшившийся обзор вперед с места пилота, а также уменьшившееся лобовое сопротивление. Ступицу винта прикрыли небольшим коком (который в боевых частях регулярно снимали). Остальные элементы планера остались без изменений. Ко всеобщему разочарованию, двигатель, развивавший на треть большую мощность, лишь незначительно улучшил характеристики самолета. Тем не менее, модификация получила одобрение и в начале 1940 года была направлена в серию. Главным аргументом в пользу этого решения стала исключительная надежность нового двигателя, что было особенно важно при длительных полетах над океаном. В 194 году лицензионный выпуск B5N2 начали фирмы Aichi Takei Denki в Нагое и Dai-Juichi Kaigun Kokusho, где в общей сложности произвели 480 машин этой модификации.
Самолет B5N «Kate» отличался высокой живучестью и надежностью. Когда в конце 1942 — начале 1943 года из боевых частей начали отзывать машины B5N1, их было решено использовать для патрулирования и обнаружения подводных лодок. В 1944 году машины передали в учебные эскадрильи, а их место в патрульных частях заняли B5N2. На некоторых машинах установили примитивные японские радары К4, а также детектор магнитных аномалий «Jikitanchiki». Антенны радара проходили вдоль бортов фюзеляжа и по передней кромке крыла. Тем временем, снятые с вооружения B5N1 широко использовались в учебных частях. На базе самолета была создана учебная модификация Nakajima B5N1-K. Некоторые машины использовались в качестве буксиров воздушных целей или учебного планера Yokosuka «Chikara». Переделка серийных B5N1 в учебные B5N1-K проводилась на заводе Nakajima. В последние недели войны все оставшиеся B5N были мобилизованы и использованы для отчаянных торпедобомбовых атак американских конвоев. Некоторые машины пилотировали летчики-камикадзе.
Всего было изготовлено 1149 самолетов Nakajima B5N «Kate», в том числе 669 B5N1, B5N1-K и B5N2 на заводе Nakajima Kikoki в Коидзуми в период с 1936 по 1941 год, 200 машин B5N2 (1942-43) фирмой Aichi Takei Denki в Нагое, а также 280 машин там же в период с 1942 по 1943 год.
