Chiếc máy bay được đưa vào hoạt động từ đầu năm 1944 và đã chứng tỏ có hiệu quả cao để chống lại các máy bay tiêm kích Hoa Kỳ, cho dù máy móc không được tin cậy. Động cơ rất khó bảo trì, và giống như bộ càng đáp phức tạp, rất hay bị hỏng. Chiếc N1K1-J được sử dụng rất hiệu quả tại Đài Loan, Philippines và sau đó tại Okinawa. Trước khi việc sản xuất được chuyển qua phiên bản cải tiến N1K2-J, đã có 1.007 chiếc được chế tạo kể cả những chiếc nguyên mẫu.

Vấn đề nảy sinh do có rất ít máy bay phiên bản mới được sản xuất, nhưng kiểu Shiden-Kai đã chứng tỏ là một trong những chiếc máy bay không chiến tốt nhất từng được cả hai phía đưa ra chiến trường. Cùng với tốc độ cao, chiếc máy bay tiêm kích rất nhanh nhẹn với tốc độ lộn vòng 82° mỗi giây ở tốc độ 384 km/h (240 dặm mỗi giờ). Vũ khí trang bị rất hiệu quả với bốn khẩu pháo 20 mm trên cánh và một cặp súng máy trước mũi. Trong vai trò máy bay tiêm kích đánh chặn nghênh cản những chiếc máy bay ném bom, nó ít thành công hơn vì tốc độ lên cao kém và tính năng bay ở tầm cao bị giảm sút.

Liên đội Tiêm kích Hải quân 343

Do những khó khăn trong sản xuất và những thiệt hại gây ra bởi những cuộc không kích của B-29 Superfortress xuống các nhà máy Nhật Bản, nên chỉ có 415 chiếc máy bay tiêm kích mới được sản xuất. Kiểu máy bay tiêm kích N1K-J được sử dụng chủ yếu bởi các đơn vị ưu tú như Liên đội Tiêm kích Hải quân 343 (343 Kokutai) dưới sự chỉ huy của Minoru Genda. Chiếc máy bay tiêm kích Shiden mới đã tham dự vào các trận chiến trong năm cuối cùng của cuộc chiến tranh. Liên đội Tiêm kích Hải quân 343 (343 Kokutai) được thành lập vào ngày 25 tháng 12 năm 1944 bởi Trung tá Minoru Genda, phi công hải quân kỳ cựu vốn đã từng vạch ra cuộc tấn công Trân Châu Cảng trước đây. Một đơn vị khác từng mang tên phiên hiệu này, nhưng đã bị giải thể vào tháng 7 năm 1944. Liên đội 343 mới bao gồm những phi công giỏi nhất và những máy bay tiêm kích tốt nhất có được. Một trong những phi công lỗi lạc của Liên đội 343 là Kensuke Muto nổi tiếng vì đã một mình bắn hạ được bốn chiếc Hellcat. Đơn vị này cũng được trang bị kiểu máy bay trinh sát tầm xa C6N Saiun ("Myrt") mới. Một trong những chiếc Saiun vào ngày 18 tháng 3 năm 1945 đã phát hiện ra những tàu sân bay Mỹ, và Liên đội 343 đã sẵn sàng tham chiến vào ngày hôm sau.

Sáng hôm đó, 300 máy bay Mỹ đã gặp phải những chiếc Shiden. Nhiều chiếc Shiden thuộc phiên bản N1K2 có trọng lượng nhẹ hơn khoảng 250 kg, nhanh hơn, cấu trúc đơn giản hơn và tin cậy hơn phiên bản N1K1 trước đó. Trận chiến bắt đầu khi một số chiếc Shiden bổ nhào trên những chiếc Hellcat của Phi đội VBF-17. Ba máy bay của mỗi bên bị mất trong đợt tấn công đầu tiên: một chiếc Hellcat và hai chiếc Shiden bị hỏa lực đối phương bắn rơi, hai chiếc khác va chạm nhau, và một chiếc Hellcat bị rơi trong khi tìm cách xoay xở để hạ cánh. Tiếp theo sau, những chiếc Shiden lại bổ nhào trên những chiếc Hellcat và bắn rơi được một chiếc. Cuối ngày hôm đó, Phi đội 407 mất sáu máy bay Shiden so với tám chiếc Hellcat của Phi đội VBF-17 bị bắn rơi.

Căng thẳng hơn là trong trận chiến cùng những chiếc Corsair thuộc Phi đội VBF-10, khi hai chiếc Corsair tách khỏi đội hình chính và bị những chiếc Shiden của Liên đội 343 tấn công. Bốn chiếc N1K2 đã bị bắn rơi trong khi những chiếc Corsair tìm cách quay trở lại được tàu sân bay của chúng, chiếc USS Bunker Hill. Những chiếc N1K2 nhanh chóng báo thù, khi những chiếc Corsair thuộc Phi đội VFM-123 bị những chiếc Shiden bất ngờ tấn công, mà ban đầu lại nhầm lẫn là những chiếc Hellcat bạn bè, tiếp nối bằng cuộc không chiến kéo dài 30 phút. Ba chiếc Corsair bị bắn rơi, năm chiếc bị hư hại và ba chiếc F4U khác bị hư hỏng nghiêm trọng đến mức chúng bị vứt xuống biển sau khi hạ cánh được trên tàu sân bay. Trong số mười máy bay Nhật Bản mà phía Mỹ báo cáo đã bắn rơi, không có chiếc nào thực sự rơi tại chỗ. Tuy nhiên có hai chiếc Shiden bị bắn rơi trong lúc đang tìm cách hạ cánh bởi những chiếc Hellcat của Phi đội VF-9, và nhiều chiếc Shiden khác bị máy bay tiêm kích Mỹ tiêu diệt bên trên một sân bay khác, nơi chúng đang cố gắng hạ cánh vì gần hết nhiên liệu. Vào cuối ngày, Liên đội 343 báo cáo có được 52 chiến công, trong khi các phi công Mỹ cho là đã hạ được 63 chiếc. Tổn thất thật sự là 15 chiếc Shiden cùng 13 phi công, một chiếc "Myrt" với đội bay ba người, và chín máy bay tiêm kích Nhật Bản khác. Phía Mỹ cũng chịu tổn thất lớn với 14 máy bay tiêm kích và sáu phi công, cùng 11 máy bay tấn công khác.

Năm ngày sau đó, một tưởng thưởng không chính thức được gửi đến Liên đội Tiêm kích Hải quân 343 do thành tích đã lập được vào ngày 19 tháng 3. Đến ngày 12 tháng 4 năm 1945 lại diễn ra một trận chiến ác liệt, trong đó phía Nhật Bản ghi được nhiều chiến công nhưng cũng bị tổn thất 12 trong tổng số 34 máy bay của họ. Đến ngày 4 tháng 5, 24 chiếc Shiden được tung ra chiến đấu. Cuối cùng, sau khi thiệt hại 29 trong số 48 máy bay, Liên đội 343 được cho nghỉ hưu vào cuối tháng 6.

Trong mọi trường hợp, chiếc Shiden, đặc biệt là phiên bản Kai (đơn giản, nhẹ hơn và tin cậy hơn), đã chứng tỏ rằng chúng có thể đối đầu cùng nhiều chiếc Hellcat và ngay cả Corsair, ngay cả khi những chiếc máy bay Đồng Minh không phải là "dễ xơi", như nhiều tài liệu từng đề cập. Chiếc Shiden chậm hơn cả hai chiếc máy bay tiêm kích Mỹ và phải chịu tính năng bay kém hơn ở tầm cao; nhưng hỏa lực, độ nhanh nhẹn và độ chắc chắn đều được cải thiện hơn đáng kể so với chiếc Zero, và nếu như những chiếc máy bay tiêm kích này được sẵn sàng vào năm 1944 cho lực lượng đặc nhiệm tàu sân bay Nhật Bản, chúng sẽ là thử thách đáng kể cho lực lượng Mỹ tại quần đảo Marianas và ở Leyte. Trong thực tế, việc thiếu hụt một thế hệ máy bay tiêm kích mới là điểm yếu chính của Hải quân Đế quốc Nhật Bản, vì những kiểu máy bay khác (B6N và D4Y) là kiểu mới và có tốc độ nhanh hơn chiếc A6M5 (ít nhất, chiếc D4Y bay được 575 km/h so với 540-565). Các trấn chiến khác diễn ra tại các liên đội như 343, nhưng cho dù với lòng quả cảm và phi công được huấn luyện tốt, những đơn vị này có quá ít phi công so với lực lượng Đồng Minh, và các thiệt hại nặng nề đã buộc phải cho nghỉ hưu các đơn vị này.

Hiện nay còn ba chiếc còn sống sót và đang trưng bày hay lưu trữ tại các viện bảo tàng tại Mỹ.