1937年(昭和12年)12月に陸軍からキ43の試作内示が行われ、中島では設計主務者として
小山悌設計課課長を中心とする設計課が開発に取り組んだ。研究課空力班から戦後国産ロケット開発で大きな足跡を残すことになる
糸川英夫技師が設計に協力した。引き込み式
主脚以外の基本構造を前作の
九七式戦闘機から踏襲したことから、開発は比較的順調に進み、翌
1938年(昭和13年)12月に試作一号機が完成、同月12日に初飛行している。しかし、試験飛行の結果、
ノモンハン事件で活躍した九七戦に比べ航続距離が長いものの、最高速度の向上が僅かな上に旋回性能も劣る事が判明したため、キ43試作機型をそのまま採用することは見送り、より強力なエンジンに換装して高速化を図った改良型(キ43-II)の開発を進めることが一旦決定された。
ところが、
太平洋戦争(
大東亜戦争)開戦が避けられない情勢になり、
南方作戦にて遠隔地まで
爆撃機を援護することが出来る航続距離の長い戦闘機の必要が生じた。米英の新鋭戦闘機に対抗可能と考えられたキ44(後の
二式単座戦闘機「鍾馗」)の配備が間に合わないことと
[制式採用前に新鋭機の実戦テストも兼ね、開戦と共に増加試作機装備の一個飛行中隊(独立飛行第47中隊)が参戦。]、陸軍新鋭機を審査する部門である飛行実験部実験隊長の
今川一策大佐の推薦もあり、一転してキ43試作機型に最低限の改修を施した機体が急遽制式採用されることになった。このため、開戦時に配備されていた
部隊は僅か二個
飛行戦隊(
飛行第59戦隊、
飛行第64戦隊)であったが、その後旧式化した九七戦に代わり陸軍航空隊(陸軍航空部隊)の主力戦闘機となった。
ちなみに、登場したばかりの頃は一式戦の存在自体が知られておらず、また当時の陸軍戦闘機は胴体に
国籍標識の
日の丸を記入しなかったこともあり、海軍の戦闘機ばかりか、身内の陸軍の九七戦パイロットからも敵新型戦闘機と誤認され、味方同士の真剣な空中戦が起きるなどの珍事もあった。この為開戦から1年ほど経つと陸軍戦闘機も胴体に日の丸を描く様になっている。また、外見が類似していることから、交戦相手の一部の
米英軍パイロットから零戦と誤認される事もあり、
ビルマ方面の英軍からは、「ゼロ」に類似した一式戦ということで「ゼロワン」と呼ばれたり、それ以前に
AVGによって「ニュー・ゼロ」と呼ばれたこともあったという。
以前より陸軍内部や、その活躍を報道する
新聞紙上や
ニュース映画等においては、航空部隊や戦闘機の比喩表現として「
荒鷲」「陸鷲」「
隼」といった猛禽類の呼び名を用いており
[例として飛行第64戦隊は九七戦装備の時代から「加藤隼戦闘隊」であった。]、後に一般国民に対する宣伝の為、一式戦闘機には愛称として「
隼」が採用された。太平洋戦争中には各
マスメディアによる報道や、1942年(昭和17年)10月公開の
映画「
翼の凱歌」、1944年(昭和19年)3月公開の映画「
加藤隼戦闘隊」といった両ヒット作を通じ、「隼」は広くこの名で全国民に知られ親しまれる事となった。
ハ25(離昇950
馬力)を搭載した一型(キ43-I)の最高速度は495km/h/4,000mにとどまった。ハ25は二一型以前の零戦に搭載された「栄一二型」とほぼ同じものであるが、燃料が統一される開戦直前まで、陸軍では海軍より低
オクタンの燃料を使用していたことが零戦との最高速度の違いとなって現れたと考えられる。エンジンをより高出力の
ハ115(離昇1,150馬力。海軍の栄二一型とほぼ同じ)に換装した二型試作型の最高速度は515km/h/6,000mに向上、主翼を短縮し増速効果のある推力式単排気管を装備した二型(キ43-II)の後期生産型ではこれより30km/h以上高速だったとされる。更に高出力な
ハ115-IIに換装した三型(キ43-III)では、最高速度が560km/h/5,850mに向上しているが、機体重量が増したことから上昇力は一型と同程度に留まっている。