1939年8月，日本新型重轟炸機Ki-49（百式重轟炸機“吞龍”）的原型機完工，並於次月投入了測試。此時，在中國東北與蘇蒙邊境的諾門坎，一場大戰搏殺正在上演。而在中國，日本侵略者系統性針對中國戰略樞紐城市（如重慶）的轟炸也在開展。實戰中，Ki-49的設計指標並不能滿足作戰的需要，日本軍國主義者亟需速度更快、航程更遠的重轟炸機。

當年12月14日，日本陸軍航空本部（以下簡稱陸航本）秘密指示三菱公司組織力量設計新重轟炸機，編號Ki-67，要求在1941年9月完成第1架原型機的製造。這就是後來四式重轟炸機“飛龍”。1940年6月28日，陸航本部向三菱通報了Ki-67的基本設計指標。9月3日，原型機設計通知正式下達。1941年2月3日，Ki-67正式立項。軍方要求生產3架原型機，其中1號機在當年8月底完成。但此時設計工作開始拖宕，陸航本部多次提出細碎的修改意見。

隨著太平洋戰爭逼近和爆發，陸航本部的需求越發急迫，Ki-67的設計工作終於得到了些許切實進展。1942年11月，0號載荷試驗機體完成，並進行了破壞性試驗。12月上旬，1號原型機終於組裝完成。12月27日，該機由三菱試飛員小田駕駛，在歧阜縣各務原市進行了首飛。

1943年秋，Ki-67正式定型。1944年投產，以四式重轟炸機之名裝備部隊，並獲得了綽號“飛龍”。當年3月第一架生產型（Ki-67I型）駛下生產線，8月正式裝備部隊。生產型全長18.7米，機高5.6米，翼展22.5米，空重8645千克，正常起飛重量13765千克。