1943年的最後一天，N1K2-J戰鬥機的1號原型機試製完成。在此之後的試飛中，試飛員誌賀淑雄少佐對飛機的性能表示滿意。在試飛中，飛機顯示出了全麵優於零戰、紫電11型的優越性能。最大平飛速度終於超過了630公裏/小時，為日本海軍戰鬥機中最快的型號，當然實際的量產型飛不了這麼快。爬升到6000米高度所需時間減少為7分22秒。同時盤旋性能也有所提高。俯衝速度也達到了794公裏/小時的水平，與美國同級戰鬥機相比並不遜色。
在與零戰的模擬空戰中，日軍試飛員發現，垂直麵機動紫電改可以輕易獲勝，零戰沒有任何機會。低速水平麵格鬥還是零戰更好一點。整體而言，顯然是紫電改戰鬥機占據壓倒優勢。與美國海軍當時的一線主力F6F-5地獄貓戰鬥機相比，紫電改戰鬥機最大速度略差，爬升係能和盤旋性能占優（F6F-5爬升到20000英尺/6096米高度需時7分42秒），火力方麵互有春秋，生存性能則全麵不如。整體而言，日本人手中紫電改戰鬥機的綜合性能與F6F-5戰鬥機旗鼓相當難分高下。在由經驗豐富的戰鬥機飛行員駕駛下的紫電改戰鬥機與當時美軍的一線機種相對抗並無太大問題。
戰後，美軍也對紫電改戰鬥機進行了測試。筆者沒有找到更具體的資料，但有說法認為，采用美國燃料之後，紫電改戰鬥機在6000米高度上可以發揮出與P-51D戰鬥機基本相當的速度性能。考慮到采用同樣動力但速度更快一點的陸軍的Ki-84
4式戰鬥機疾風也基本能達到這個水平，這個說法應該是有一定可信度。至於日本人記載的50年代，美國空軍訪問團成員曾經表示紫電改戰鬥機能夠壓倒戰爭末期的任何美軍飛機，這種說法如果不是日本人的杜撰的話也隻能認為是美國軍人的客套話，當不得真。別的且不說，如果戰爭真的再晚兩年結束，到1945年9月就會有鋪天蓋地而來的F8F熊貓戰鬥機加入美國海軍的行列。紫電改戰鬥機與之對抗，結局不會比零戰對抗F6F更好。
已經被F6F打得有點談貓色變的日本海軍方麵對於N1K2-J的性能非常滿意，立即向川西飛機公司方麵發出了增加原型機的要求。通常來說，這也就是要求廠方準備轉入量產階段的標準。4月4日，海軍方麵向川西飛機公司發出訂單，要求公司方麵立即以“試製紫電改”戰鬥機的名義轉入小批量生產。到1944年結束時，川西飛機公司已經生產出了試製紫電改戰鬥機67架。1945年初，本機正式定型為N1K2-J紫電21型戰鬥機，俗稱紫電改戰鬥機。在日本海軍內部，也經常稱之為J改戰鬥機。紫電係列戰鬥機在美軍中的識別代號為Geoge。
由於紫電改戰鬥機試飛中所顯示出的優越性能，日本海軍將其視為零式艦戰當仁不讓的後繼者。1944年底，日本海軍編製的昭和20海軍年度生產計劃中，計劃中的紫電改戰鬥機生產數量達到了破天荒第一遭的6500架。即便如此，海軍還是不滿意。1945年1月11日，這個數字又調整為11800架。除了川西飛機公司一家以外，軍方還要求三菱、愛知等飛機製造廠商也全力轉入紫電改戰鬥機的生產。如果戰爭再推遲兩年結束而且日本的軍需計劃能夠大體實現的話，紫電改戰鬥機將有很大機會超越零戰成為日本海軍曆史上產量最大的戰鬥機。
當然，如果是不存在的，紫電改這種日本海軍曆史上最好的戰鬥機問世時，曾經囂張一時的日本帝國海軍已經衰落到難以保護帝國的海岸線的地步。11800架這個數字相當於事實上的太平洋戰爭期間日本所生產的全部陸海軍單發戰鬥機的總量的三分之一還要多。即便在戰爭形勢還沒有全麵惡化的時期這也是不可能實現的任務，更何況是戰敗前人力物力財力都已經匱乏到極點的日本。
紫電改戰鬥機的生產數量遠遠低於軍方的希望值。到戰敗之日，川西飛機公司共生產了紫電改係列戰鬥機406架、昭和飛機公司共生產了2架、愛知飛機公司共生產了2架、三菱重工共生產了9架、海軍第21航空廠生產了1架。加上8架原型機，也隻生產了428架。