Першим серійним варіантом бомбардувальника Кі-21 став Кі-21-Іа. Поставки цих літаків до авіаційних частин розпочалися в 1938 році. Незабаром бомбардувальники вже були задіяні в “японо-китайському інциденті”, який швидко переріс у повномасштабну війну. Оснащені Кі-21-Іа авіагрупи вели активні бойові дії і бомбардували територію Китаю. Навесні 1939 року Кі-21-Іа брали участь у бойових діях на річці Халхін-Гол, де їх цілями були радянські частини. Пізніше, коли Японія розпочала війну проти США, льотчики американських ВПС дали цьому бомбардувальнику ім’я “Саллі”. Після появи більш досконалих моделей з часом бомбардувальники першої модифікації були передані до льотних училищ.