Das von Mitsubishi Jūkōgyō gebaute Flugzeug wurde von der japanischen Marine für die japanische Marineluftwaffe in Auftrag gegeben. Nach den Plänen von Mitsubishi sollte die Maschine eigentlich mit vier Motoren ausgestattet werden, aber die Marine entschied sich für eine zweimotorige Version. Die besondere Eigenschaft dieses Bombers war seine große Reichweite, die durch in die Tragflächen integrierte Tanks ermöglicht wurde.
Nach dem Erstflug am 23. Oktober 1939 hatte die G4M ihren ersten überaus erfolgreichen Kriegseinsatz in Südostchina im Mai 1941 während des chinesischen Bürgerkriegs.
Mehr als 250 Maschinen waren an den Invasionen auf den Philippinen und in Malaysia beteiligt. Nach der Schlacht um Guadalcanal im August 1942 hatte sich herausgestellt, dass die großen, relativ langsamen und ungepanzerten Maschinen nach Treffern mitunter in Brand gerieten und abstürzten. Das brachte der G4M den zusätzlichen Spitznamen One-Shot Lighter ein.
Mit zunehmender Verschlechterung der Kriegslage wurden wegen der hohen Verluste Tagesangriffe praktisch unmöglich, so dass nur mehr Nachteinsätze erfolgten. Weiterhin wurde eine Sonderversion des Bombers gegen Kriegsende als Trägerflugzeug für die bemannten Ōka-Kamikaze-Gleitbomben (Yokosuka MXY-7) verwendet.
Die Mitsubishi G4M wurde in vier Hauptversionen gebaut, der G4M1 Modell 11, G4M2 Modell 22, G4M3 Modell 34 und der G6M1. Daneben gab es noch einige Unterversionen wie die G6M1-L2, die als Transportflugzeug ausgelegt war. Insgesamt wurden 2479 Maschinen gebaut, von denen am Ende des Krieges nur noch etwa 160 Maschinen vorhanden waren.
Am 19. August 1945 erfolgte der Transport der japanischen Kapitulationsdelegation in zwei G4M1-Maschinen nach Ie-jima auf den Ryūkyū-Inseln. Dabei trugen die Flugzeuge einen weißen Anstrich mit grünen Kreuzen als Zeichen der Kapitulation.
Osamu Tagaya, Mitsubishi Type I Rikko Betty Units of World War 2, Osprey Publishing, 2002, ISBN 1-84176-082-X
Joseph M. Horodyski, British Gamble In Asian Waters, Military Heritage Band 3, Dezember 2001, Seite 68–77 (Versenkung des britischen Schlachtschiffes Prince of Wales und Schlachtkreuzer Repulse durch die Japaner am 10. Dezember 1941 nach Eintritt der USA in den Zweiten Weltkrieg)