月光夜戰所裝備的99式2號20毫米機炮的理論射速為460-520發/分，兩門機炮齊射一秒鍾可以發射出16-18發炮彈。在早期的交戰中，盟軍的轟炸機還沒有意識到日軍夜間戰鬥機的存在，夜間轟炸航線呆板簡單，日軍的夜間戰鬥機飛行員很容易獲得比較充裕的攻擊時間。在月光夜戰的第一次實戰中，日軍共發射了20毫米炮彈178發，射擊時間超過10秒。在發現了Irving的威脅之後，美軍飛行員明顯加強了戒備。一旦發現有日軍夜戰接近便會左右機動加速脫離。在這種情況下，日軍夜間戰鬥機的射擊窗口明顯減小，一線部隊迫切要求加強火力密度。根據這種要求，空技廠又在兩門上方斜向機炮的後邊增加了第三門20毫米機炮。這種後期型月光11型的火力加強型隻改裝了1-2架。
到1944年夏季，超高性能的二戰轟炸機之王B-29已經對日本本土的安全構成了巨大的直接威脅。以月光那相當平平的飛行性能來說，要爬到B-29上發起攻擊的可能性微乎其微（其實在在太平洋戰場上的夜間空戰中，由於從後上方攻擊機頭會遮擋目標，月光也很少有機會從美機的上方發起攻擊），兩門下方斜向機炮基本上屬於毫無用處的死重量，空技廠索性予以徹底取消。同時，機體上方加裝的第三門機炮也更換成了彈鏈供彈的99式2號4型，備彈200發，實際上一般備彈180發左右。這種改型被正式命名為J1N1-Sa月光11甲型。月光11甲型1於1944年8月進入量產，這也是正式生產的月光全家族的最後一種型號。在此同時，較早生產的月光11型也陸陸續續撤去了腹下的兩門機炮，部分月光11型也加裝了第三門20毫米機炮。此外，在後期生產的一些月光11甲型上，原有的集中布置的排氣管被7根向後方排氣的分離式排氣管所取代。利用這種改進，後期生產的月光11甲型的最大速度略有提高。不過分離式排氣管並不能作為後期月光11甲型的標誌，因為有若幹早期生產的飛機也同樣進行了這樣的改裝。隻能說，擁有三門向上的斜向機炮和分離式噴氣管是月光全係列的最終形態。
除了這兩種正式型號以外，13試陸戰/2式陸偵/月光係列還有一些別的小改型。
1943年夏季，為了給2式陸偵恢複因為取消遙控機槍塔而失去的自衛能力，海軍在少數2式陸偵的偵查員座艙後方安裝了一個半球型炮塔，炮塔內裝備有一門20毫米機炮或者兩挺從德國引進的MG131型13毫米機槍。這種改型被稱為J1N1-F。在日本海軍航空兵的命名規範中，F字頭代表的是觀測機，即用於艦炮校正和短距離偵查的專用機型。日本海軍現役的零式水上觀測機的型號名稱就是F1M。這一點有些令人困惑。且不說在航母稱雄的時代還有多少白天發生艦隊炮戰的可能性，即便需要艦炮校射飛機，雙發陸基偵察機J1N1也根本無法隨艦隊出擊，又怎樣在實際交戰中用於校正艦炮射擊呢？更何況加強的自衛火力在艦隊炮戰中也沒有什麼用處。J1N1-F隻試驗性的改裝了十幾架，沒有進入量產。
1945年4月，海軍空技廠在負責東京地區防空任務的海軍第302航空隊所屬的一架月光11甲型夜戰機頭部位又安裝了一門30毫米機炮以加強火力。5月初，這架月光回到302空並投入實戰。可惜這項改進並不成功，實戰中火炮射擊精度極差。這項改進到此為止。
除了武器以外，月光全係列也有加裝機載雷達的型號。