Ki-10 được thiết kế bởi kỹ sư hàng không Takeo Doi[1], người đã thay thế Richart Vogt trong cương vị trưởng thiết kế của tập đoàn Kawasaki. Mẫu thiết kế này là nhằm đáp ứng nhu cầu cho Quân đội Đế quốc Nhật Bản về một kiểu máy bay tiêm kích mới và đã thắng trong cuộc đấu thầu với kiểu Nakajima Ki-11 của công ty Nakajima. Mặc dù kiểu máy bay cánh đơn của Nakajima hiện đại và nhanh hơn nhưng Lục quân lại ưa chuộng kiểu máy bay hai tầng cánh của Kawasaki vì nó dễ điều khiển hơn.

Trong thiết kế của Kawasaki, hai cánh có kích cỡ khác nhau (cánh trên nhỏ hơn), nối với nhau bằng thanh chống.[1] Toàn bộ cấu trúc máy bay đều được làm bằng kim loại và có vải bao bọc bên ngoài. Hỏa lực của máy bay được tạo bởi 2 súng máy 7,7 mm Kiểu 89 và bắn xuyên cánh quạt. Những phiên bản sản xuất đầu tiên được trang bị động cơ làm mát bằng nước 633 kW (850 hp) Kawasaki Ha-9-Iia.