Điểm yếu của B5N đã bộc lộ ra trong Chiến tranh Trung-Nhật (1937–1945) kể cả trong những phiên bản nâng cấp của nó khiến Hải quân phải bắt đầu tìm kiếm kiểu thay thế. Năm 1939, họ trao cho hãng Nakajima những đặc điểm của một máy bay có thể mang vũ khí tương đương B5N nhưng phải nhanh hơn và tầm bay xa hơn. Thiết kế được giới hạn bởi thực tế là nó phải vừa với thang nâng sàn đáp của những tàu sân bay đang có, mà kích cỡ chiếc B5N đã gần sát. Giới hạn này sau đó mang lại kiểu dáng đặc trưng trên cánh đuôi của B6N với bánh lái vuốt ra phía trước.

Không như kiểu tiền nhiệm, việc phát triển bị kéo dài và đầy sự cố, bao gồm sự mất ổn định nghiêm trọng của chiếc nguyên mẫu khi bay thử nghiệm lần đầu tiên vào đầu năm 1941, sự cố động cơ, và những vấn đề liên quan đến cất hạ cánh trên tàu sân bay. Chỉnh sửa những vấn đề trên mất 2 năm trước khi nó đưa vào sử dụng tại các phi đội. Ngay cả khi ấy, trọng lượng nặng của máy bay chỉ cho phép nó hoạt động trên những tàu sân bay to nhất của hạm đội.