G4M2 Model 24 Z powodu opóźnień w pracach projektowych samolotu G7M1 Taizan, kontynuowano rozwój samolotu G4M. W styczniu 1944 roku oblatany został pierwszy samolot nowej wersji, a w maju rozpoczęto produkcję. Rozpoczęto montowanie w samolocie silników MK4T Kasei 25 o mocy startowej 1850 KM, które zużywały mniej paliwa, a co ważniejsze zredukowały poziom drgań. Późniejsze modele różniły się wariantem uzbrojenia. Podstawowe modele, które weszły do produkcji to G4M2Ab Model 24B i G4M2Ac Model 24C.
W 1944 r. wyprodukowano wersję G4M2e, przystosowaną do przenoszenia pod kadłubem bomby latającej MXY-7 Ohka – pilotowanej przez pilotów samobójców (kamikaze). W 1945 roku wyprodukowano wersję G4M3 z opancerzonymi stanowiskami załogi i silnikami wyposażonymi w turbosprężarki.
Ogółem w latach 1940–1945 zbudowano łącznie 2479 G4M we wszystkich odmianach i wersjach, z tego 1200 wersji G4M1, 1154 wersji G4M2.