Опыт войны в Китае выдвинул требование обеспечения истребительного прикрытия для флотских бомбардировщиков G3M, действовавших в глубине территории противника. Истребитель A6M Reisen был еще не готов, и было выдвинуто предложение переделать бомбардировщик G4M1 в эскортный истребитель, заменив бомбовую нагрузку усиленным стрелковым вооружением. Они предполагали, что модифицированный самолет должен был обеспечить прикрытие G3M2 на всей его дальности полета. Соответственно Mitsubishi получила указание переделать G4M1 в тяжелый дальний истребитель, получивший обозначение G6M1.

Самолет получил вооружение из одного 7,7-мм пулемета в носовой части, 20-мм пушки в хвостовой башне, еще двух таких же пушек в нижней установке, размещенной на месте бомбового отсека и одной пушки для стрельбы через боковые окна фюзеляжа. Для размещения вооружения и компенсации возросшего взлетного веса запас топлива был сокращен. Баки были выполнены протектированными.

Летные испытания показали, что G6M1 оказался слишком тяжелым, чтобы удерживать строй вместе с G3M2 после сброса последним бомб. В результате после выпуска тридцати самолетов G6M1 производство было прекращено. Выпущенные самолеты были переделаны в учебные для подготовки экипажей, получив обозначение G6M1K, или для транспортировки десантников под обозначением G6M1-L2.