Ki-21Chiếc nguyên mẫu và các kiểu đánh giá, trang bị nhiều kiểu động cơ và vũ khí khác nhau. Có tám chiếc được chế tạo.Ki-21 IaMáy bay ném bom hạng nặng Lục quân Loại 97 Kiểu 1A. Phiên bản sản xuất hằng loạt đầu tiên, trang bị động cơ Nakajima Ha-5 KAI công suất 850 mã lực. Được cấu tạo bởi Mitsubishi, có 143 chiếc được Nakajima Hikoki chế tạo.Ki-21 Ib Kiểu IBbổ sung thêm một súng máy 7,7 mm phía đuôi và mỗi bên hông, thiết kế lại khoang bom, cánh nắp và đuôi. Có 120 chiếc được Mitsubishi chế tạo.Ki-21 Ic Kiểu ICbổ sung thêm một súng máy 7,7 mm, gia tăng trữ lượng nhiên liệu. Có 160 chiếc được Mitsubishi chế tạo.Ki-21 IIPhiên bản thử nghiệm đánh giá, kiểu Ki-21 Ic được cải tiến động cơ và vũ khí, thay đổi cấu trúc mang động cơ trên cánh. Có bốn chiếc được chế tạo.Ki-21 IIa Kiểu 2APhiên bản sản xuất hằng loạt. Có 590 chiếc được chế tạo.Ki-21 IIb Kiểu 2B SallyKiểu 2a có nóc buồng lái cải tiến, bổ sung thêm tháp súng xoay được. Có 688 chiếc được chế tạo.MC-21Phiên bản vận tải dân sự không vũ trang, cải biến từ kiểu Ki-21 I/IIKi-57Phiên bản dân sự của kiểu máy bay ném bom Ki-21, MC-20 và MC-21, trang bị nhiều kiểu động cơ khác nhau.NagoyaTên gọi dành cho những chiếc Ki-21 Ia/b được gửi sang Thái Lan.