上世纪30年代初，日本帝国陆军的航空兵主要由中岛「陆军91型」和川崎「陆军92型」两种战斗机组成。第一个是带有阳伞翼的单翼飞机，第二个是经典的双翼飞机。这些飞机是相当成熟的机型，但就速度而言，它们明显不如更现代的外国战斗机，特别是英国霍克系列、 波音的P-26A。
为了缩小差距1933年，川崎设计了一款新飞机Ki-5。这是一款具有倒鸥机翼和高空气动力学特性的战斗机单翼飞机，但军方拒绝了它因为他们认为Ki-5的机动性不足。1934 年9月Ki-5的工作停止后不久，川崎重工奉命设计一款双翼战斗机，而中岛则奉命制造一款单翼战斗机。第一个项目的陆军编号为 Ki-10，第二个项目的陆军编号为 Ki-11。
在川崎重工，新飞机的开发由土井武雄领导。1935 年3月，Ki-10 的第一架原型机问世。搭载850马力12缸液冷V型发动机，一个月后第二架原型机试飞。测试表明，新飞机在所有关键指标上都超过了其前身Ki-5，但在速度上仍逊色于其竞争对手中岛Ki-11单翼战斗机。为了不错过一份利润丰厚的合同，川崎专家对第三架和第四架原型机的设计进行了一些修改。
在第三架机器上安装了三叶金属螺旋桨，第四架原型机增加了机翼的横向 V字支撑柱以提高稳定性。尽管改进后的 Ki-10 的速度仍然不如 Ki-11，但这种差异通过更高的机动性得到了补偿，而军方传统上最重视这一点。通过审核并被命名为陆军战斗机 95 型（Ki-10-I）。生产型飞机与第三架原型机相同。从1935年12月到1937年10月总共向部队交付了300架此型号飞机。
1937 年 6 月，Ki-10-I 被 Ki-10-II 的改进版本所取代，不同之处在于机翼面积和尺寸更大，机身更长了。该改型表现出更好的稳定性，Ki-10-II 飞机一直生产到 1938 年 12 月，在此期间共制造了 280 架战斗机。
除了两次系列修改之外，还开发了几种实验变体。其中第一个Ki-10-I KAI是对标准 Ki-10-L 进行改进的结果。实验飞机的机身具有更高的空气动力特性，散热器被移回原处。起落架变为悬臂式，机轮配备整流罩，这使得最高速度从400公里/小时提高到420公里/小时。后来，又制造了两个 Ki-10-II KAI 的复制品，它们与 Ki-10-I KAI 的不同之处仅在于采用了新发动机Ha 9-IIb，在 3800米的高度下可输出 950 马力。战斗机的速度提高到445公里/小时，几乎等于新型中岛Ki-27战斗机的速度，然而Ki-10-II KAI并没有进入批量生产，因为双翼飞机的时代已经过去了。
Ki-10-I和Ki-10-II飞机是日本航空界最先进的双翼战斗机，积极参加了中日战争和哈尔欣戈尔冲突的作战行动。到太平洋战争开始时，Ki-10已经过时主要用作教练机，尽管盟军为这架日本战斗机指定了代号「佩里」，并认为该飞机仍在战斗部队中服役。
