G4M3 Z powodu wysokich strat konieczna była wersja o wyższej odporności na ogień myśliwców. Planowano opancerzyć kabinę pilotów, załogi i zbiorniki paliwa. Zasięg samolotu z ładunkiem spadł do 1112 kilometrów, a jako samolot rozpoznawczy 1300 kilometrów. Projekt oznaczono MG4M3 Model 34. Zmienione zostały skrzydła samolotu z dwudźwigarowych na jednodźwigarowe, oraz zamontowano 12 zbiorników paliwa o łącznej pojemności 4490 litrów, co było wynikiem o 2000 litrów mniejszym od poprzedniej wersji. Silniki pozostawione zostały bez zmian. Pierwszy z trzech prototypów ukończono w grudniu 1943, drugi i trzeci w styczniu 1944 roku. Mimo sukcesów w badaniach podczas prób, obawiano się zbyt słabej konstrukcji jednodźwigarowej, którą wzmocniono. Zmieniony został kształt tylnej wieżyczki, wzorując się na B-17E.
Pierwszy egzemplarz ukończono w październiku 1944 roku, a wielkoseryjną produkcję rozpoczęto w styczniu 1945 roku. Tak późny termin wynikał z powodu nalotów amerykańskich jak i trzęsienia ziemi. Powstało tylko 61 samolotów wersji G4M3 do końca 1944 roku.
Łącznie od września 1939 do sierpnia 1945 roku powstało 2419 egzemplarzy samolotów G4M.