1941年3月27日，13試陸戰的第1號樣機試製完成。5月2日，由公司方麵的試飛員青木與（海軍退役飛行員，原源田馬戲團的成員之一）駕駛下，1號機首飛成功。8月2日，在位於群馬縣小泉的中島公司試飛機場上，這架飛機正式交付海軍做進一步測試。海軍方麵的試飛員就是前麵提到的小福田租大尉。
試飛結果中，12試陸戰飛出了519公裏/小時，爬升到4000米高度需時6分的成績，基本上滿足了軍方的要求。
試飛員還認為，由於本機為雙發飛機，即便在飛行中遭遇單發停車的故障，依靠另一台發動機仍然有很大機會返回基地，這是個不小的優點。另外，雙發飛機的兩部螺旋槳旋轉方向相反，單發飛機所固有的偏向性消失了。飛行員會覺得操縱起來很舒服。
試飛中，青木和小福田主要抱怨了兩個問題。
第一是飛行機動性。盡管設計師方麵已經在建低翼載和改善翼型方麵做出了相當充分的努力，但13試陸戰的盤旋性能仍然不佳。考慮到雙發多座戰鬥機的先天不足，13試陸戰的盤旋性能比不過以機動性超強而聞名於世的零戰也是理所當然的。除此之外，在垂直麵的機動中，前緣襟翼效果不錯，13試陸戰可以完成斤鬥飛行，但是在大迎角狀態下機體存在很嚴重的振動。其實如果軍方不是強求雙發多座位飛機也要具備單發單座飛機的水平機動性，而是轉而要求研製一架高速重火力的戰鬥機，13試陸戰的結果或許會好得多。
第二就是那個動力遙控機槍塔。試飛員們發現，這個看起來很美的東西實際應用起來卻滿不是那麼回事，由於加工精度難以滿足實戰的要求，4挺遙控機槍的射擊精度離軍方的要求差距甚遠。
對於第一點，大野設計主任花費了很大心思。他本人甚至多次搭乘飛機上天實際體會13試陸戰的飛行性能。試飛員小福田租大尉在幾十年後回憶到此節時仍然感慨不已。無奈13試艦戰的問題屬於先天性的，後天的修修補補實在難以解決。
對於第二點，中島方麵就相當坦然了。反正這個遙控機槍塔是軍方自己設計，川西飛機公司生產的，與中島無關。
一貫對生產廠商“高標準嚴要求”的日本海航本部這一次倒是顯得很豁達。在與零戰的模擬空戰中，零戰轉了兩個圈子便輕易占據了13試陸戰的後半球攻擊位置。盡管如此，小福田租大尉仍然表示：“要是實戰的話，就是我贏了。不等你完成占位，我的4挺機槍早就把你打下去了，誰還跟你繼續兜圈子。”
就在13試艦戰的試飛與改進工作在緊張進行中的時候，1940年5月，日本海軍首次在中國戰場上實戰部署了最新型的零式戰鬥機。8月，在零戰的護航下，日本海軍的陸攻機群攻擊內地四川境內的目標獲得成功。在此之後的一年多時間裏，零戰徹底統治了中國戰場的天空，中國空軍既無招架之功更無還手之力，隻能東躲西藏保存實力。1941年12月8日，日本海軍艦載航空兵襲擊了珍珠港，太平洋戰爭爆發。幾小時後，在零式戰鬥機的護航下，駐台灣的日本海軍岸基航空兵部隊跨越500海裏洋麵，攻擊菲律賓境內的美軍空軍基地獲得成功。在中國戰場和亞太戰場的優異表現表明，零戰有足夠的能力為遠程轟炸機提供全程掩護，本來預定作為遠程轟炸機的伴隨護航機使用的13試艦戰的存在價值已經大大降低。
在最初的兩架原型機完成以後，海航本部又追加了7架原型機的訂貨。在此之後，由於軍方對於遙控機槍塔的作戰效能已經不再抱多大希望，13試陸戰作為伴隨護航戰鬥機的唯一一張王牌也失去了。如果不出什麼意外的話，J1N113試陸戰的項目也就該到此為止了。
越是以為不會有什麼意外的時候，越是可能發生意外。就在軍方和中島公司方麵都以為13試陸戰即將到此為止的時候，意外卻發生了，13試陸戰以另一種形式得以絕處逢生。