基本參數
零式戰鬥機發動機：中島“榮”12，1000馬力(A6M2),1500馬力(A6M8)
巡航速度：160節(296公里)/小時(A6M2)200節(370公里)/小時(A6M8)
最大速度：279節(518公里)/小時(4300m)(A6M2)309節(571公里)/小時(6000m)(A6M8)
空重：1.680噸(A6M2)
武器：20mm機炮2門，7.7mm機槍2門，60公斤炸彈2顆
總生產數：10449架
戰機型號
12試艦戰（A6M1）：原型機型號，裝[瑞星]13型（標稱875馬力）發動機11型（A6M2A）：裝[榮]12型（標稱950馬力）發動機
21型（A6M2B）：機翼翼端可摺疊的艦上使用初期生產型
22型（A6M3）：裝[榮]21型（標稱1100馬力）發動機，機體與21型相同
22甲型（A6M3A）：裝陸軍99式長身管20MM機炮的22型
32型（A6M4）：裝[榮]21型發動機。翼展縮小，航程縮短
32甲型（A6M4A）：裝陸軍99式長身管20MM機炮的32型
52型（A6M5）：發動機採用推力排氣管，翼展縮小，副翼擴大
52甲型（A6M5A）：裝長身管20MM機炮的52型
52乙型（A6M5B）：52型右機翼機槍換成13MM機槍的武器強化型
52丙型（A6M5C）：取消7.7MM機槍，全部用13MM機槍取代，安裝防護裝甲
53丙型（A6M6C）：52丙型機體安裝[榮]31型發動機
54丙型（A6M8C）：52丙型機體安裝[金星]62型（金星的體積縮小型，標稱1500馬力）發動機
62型（A6M7）：安裝轟炸設備的戰鬥轟炸機型
戰機簡介
零式戰鬥機在第二次世界大戰初期，零式以出色的爬升率，轉彎半徑小，速度快，航程遠等特點壓倒美軍戰鬥機。到戰爭中期，美軍使用新型戰鬥機並捕獲零式後，其被研究出弱點，慢慢零式優勢被丟失，到了第二次世界大戰後期，成為「神風突擊隊」的自殺爆炸攻擊的主要機種。
戰機誕生
零式戰鬥機然而出乎意料的是當新戰機試飛時，性能竟然同時滿足了高速派與格鬥機動派的需求。零式設計成功一個關鍵因素是日本住友金屬工業公司（SumitomoMetalIndustriesLimited）當時合成了一種超級鋁合金，日本稱50風金屬，這種鋁合金比鋼還硬，因為有了這種金屬零式設計時就採用了很細的飛機框架，並且敢於在上面鑽孔減重，此外鉚釘尺寸也非常小，在能保證戰機強度的情況下大大減輕了飛機重量，如果沒有住友金屬的這種鋁合金，零式是根本生產不出來的。因為有了超硬鋁合金，對飛機主桁梁進行革新，其抗拉強度好，耐疲勞強度更好，而且機體重量極輕，空重（21型）僅1570千克。零式的性能優勢最大來源就是輕，特別輕，翼載極小，完全彌補了發動機動力的不足，而且保證了極大的續航力。
設計特點
零式戰鬥機是日本飛機設計的重要里程碑，它實現了多個第一，如首次採用全封閉可收放起落架，電熱飛行服，大口徑機關炮，恆速螺鏇槳，超硬鋁承力構造，大視界座艙和可拋棄的大型副油箱等設備。
零式戰鬥機設計成功一個關鍵因素是日本住友金屬有限公司（SumitomoMetalIndustriesLimited）當時合成了一種超級鋁合金，日本稱50嵐金屬，這種鋁合金比鋼還硬，因為有了這種金屬零式設計時就採用了很細的飛機框架，並且敢於在上面鑽孔減重，此外鉚釘尺寸也非常小，在能保證戰機強度的情況下大大減輕了飛機重量，如果沒有住友金屬的這種鋁合金，零式是根本生產不出來的。因為有了超硬鋁合金，對飛機主桁梁進行革新，其抗拉強度好，耐疲勞強度更好，而且機體重量極輕。
零式採用了950馬力的中島“榮”12星型氣冷發動機，雖然相比於歐美同期產品並不出眾，但由於機體較輕，空重（21型）僅1680千克，時速達到了533千米/小時。零式的性能優勢最大來源就是輕，翼載極小，完全彌補了發動機動力的不足，而且保證了2200公里的超大航程。同時由於輕，零式還獲得了非常快的爬升速度：每分鐘900米。完全超越了同期如F2A、F4F、P-40、噴火等歐美戰鬥機，其低速格鬥能力與轉彎半徑都優於同期歐美戰鬥機，令盟國飛行員很難從後接近零式的航線從而獲得開火機會；反之，零式戰鬥機出眾的迴旋能力令零式戰鬥機在初期的近距離空戰中經常處於優勢。零式戰鬥機對搭載空冷發動機的戰鬥機而言擁有非常乾淨漂亮的氣動外形，並且擁有相當低的阻力，這不僅利於用較低的發動機功率獲得較高速度，對節約燃料也有好處。
零式戰鬥機裝備了2門九九式1型20mm機關炮，以及2挺九七式7.7mm機槍。20mm機炮每門攜彈60發、7.7mm機槍每門攜彈300發，火力大大超越了日軍原來裝備的的九六式艦戰，也超越了同期歐美戰鬥機的火力。對於與早期防彈不完備、結構也並不堅固的歐美戰機而言，20mm航炮的火力非常可怕。而之後零式生產型改用加長炮管的九九式2型機關炮，提高了穿透力、彈道特性與射程。
1940年3月11日，零式戰鬥機的第二架原型機在試飛時意外解體，機毀人亡。當時並未查清這次事故的真正原因，設計小組歸咎於翼梁和副翼平衡片設計上缺陷。因此從第22架生產中的A6M2開始，機翼結構中引入了起加強作用的後翼梁。為了適應日本海軍航母升降甲板的尺寸；從第65架A6M2起，採用摺疊翼尖，摺疊部分大約51厘米長，由地勤手動向上摺疊。採用這些改進措施的飛機被定型為零式二一型；從第128架A6M2開始，副翼調整片配平機構連線到起落架收放裝置上，由於有了機械助力，高速飛行操縱副翼桿力大大減小，改善了高速時的操縱品質；從第192架A6M2開始，安裝改進的副翼調整片配平機構以修正副翼擺動的問題，零式就這樣邊改進邊生產。
為了提高產量，1941年11月日本海軍命令中島公司在其小泉工廠生產零式21型。這對中島公司來說是個極大的恥笑，1938年以前，正是他們還認為零式是天方夜譚。
戰機首役
零式於1940年首次出戰。1940年8月19日，12架零式從漢口起飛，掩護50架G3M2對重慶進行空襲。這次襲擊未能和中國空軍接戰。9月13日，13架零式在重慶以東空域和27架中國空軍的I-15、I-16混和機群遭遇。日本新式戰鬥機不僅外型和96、97式不同，而且速度、靈活性和火力兇猛程度與96、97式大相逕庭！中國空軍27架飛機被全部擊落擊傷(被擊落13架，擊傷11架)，零式則無一損失。這是抗戰以來中國空軍最慘重的一次損失！日寇的這種戰鬥機就是著名的零式，編號A6M。這場戰鬥參戰的是還未完全定型的零式11型（A6M1），1940年7月有15架投入中國戰場試用，配屬於第一航空戰隊（赤城號和加賀號航母）和第二航空戰隊（蒼龍號和飛龍號航母），其性能立即引起了中國航空委員會顧問陳納德(Chennault)將軍的高度注意並向美國軍方提出警告，可惜這份本可以挽救許多美國飛行員生命的情報卻被打入冷宮，結果直到太平洋戰爭爆發西方對零式的情況仍然一無所知。在隨後的幾個月里，一共有99架中國飛機被零式擊落擊毀，而零式僅有兩架在地面事故里被焚毀。零式戰鬥機是日本海軍航空兵二戰期間最著名的飛機，也是二戰日本飛機的招牌型號，在太平洋戰爭中自始至終都是戰鬥的主力。在太平洋戰爭初期，零式對盟軍飛行部隊造成了空前的災難，給予了盟軍最大的震撼，戰爭初期日軍僅有300架零式，其中250架投入了太平洋戰場，就憑藉這區區250架零式，日軍在開戰後幾個月時間把盟軍在太平洋地區的戰鬥機部隊消滅了2/3，當時盟軍飛行員架機起飛迎擊零式時，無論飛行員還是指揮官都明白，戰機飛出去以後八成是回不來了。
輝煌歷史
零式戰鬥機珍珠港事件的稍後，駐台灣的日本陸基航空兵也大舉空襲菲律賓的美國克拉克等空軍基地。零式戰鬥機採用多次訓練的低速省油飛行方式，為一式陸攻進行遠程護航。美軍面對續航力如此強大的日本戰鬥機，不禁大驚失色！美國在菲律賓的空軍力量被打得七凌八落。太平洋戰爭初期，日本的零式戰鬥機性能超過所有盟軍飛機，特別是其機動性和續航力無人能比。當時美國的F-2A水牛、F-4F野貓、P-40戰斧等飛機，面對零式一籌莫展。在香港、新加坡、菲律賓、東印度甚至印度洋，零式戰鬥機統治了整個的天空，為日軍的登入作戰打下了良好的基礎。攜帶炸彈的零戰也可以作為戰鬥轟炸機使用，有“萬能戰鬥機”之稱。
零式轉折
零式戰鬥機1.爬升率和轉彎半徑極好，能輕易超過F4F野貓和P-40，在低空時用這兩種飛機和零式進行纏鬥無異於自殺。但如果在高空時，零式優異的垂直機動性能開始惡化，原因是副翼的動作出現呆滯，反應變緩。
2.零式的俯衝速度不快，在戰鬥中如果被零式咬尾，應立即以高速度俯衝並滾轉，通常可以擺脫，但切記不可使用爬升手段擺脫，也不要追擊急劇爬升的零式，否則死路一條。
3.零式沒有任何裝甲保護飛行員和油箱，油箱也沒有自封裝置和滅火設備，很容易被擊中起火。
當零式性能解密以後，美軍在設計新式戰機時就有了針對性的設計，並且在專門對付零式的新式戰機問世以前，美軍也找到了立足現有裝備對抗零式的有效戰術，挽救了成百上千的盟軍飛行員生命，並及時制止住了因零式造成的盟軍空中局勢進一步急劇惡化的局面，在專門克制零式的F6F潑婦設計投產以前，美軍飛行員利用零式俯衝能力不好的特點，對零式護航的日軍轟炸機採取打了就跑的突擊手段，可以避免零式的截擊，使得零式的護航效果大大降低，並且通過俯衝逃跑的手段避免了被零式擊落，這個戰術的套用使美軍在F6F與P47/51服役以前，成千的飛行員得以在零式的炮口下逃生，並且給予了日軍轟炸機部隊沉重打擊，有效的扭轉了空中不利局面，在隨後8月的東所羅門、10月的聖克魯斯海空戰中，日本海軍又損失了大批優秀的飛行員。1943年中，零式戰鬥機從性能和飛行員水平已不是美軍使用新式的F6F和F4U戰鬥機的對手，特魯克空戰中的零戰幾乎成為了被獵殺的飛鳥。零式的快樂時光就一去不復返了，最後淪為自殺飛機。
戰機缺點
零式最大的問題是當初設計時沒有留下足夠的升級空間，飛機設計的太小，無法安裝體積較大的發動機，而小尺寸的發動機提升功率技術上很困難，而且功率提升有限，所以後期的零式在安裝了裝甲以後，雖然換了功率更大的小型發動機，但單位功率並沒有提高，格鬥性能無法因改進而繼續提高反有所下降，不但如此零式多數後期型除了俯衝速度得到了提高了以外，所有的飛行性能都在下降，後期型零式的爬升率比前期型下降25%以上，至於航程下降近40%，零式空戰性能最好的型號實際是早期的21/22型與最後才出現的54丙型。戰爭中後期隨著美軍戰機格鬥性能的不斷進步，零式就逐漸喪失了技術優勢，當美軍專門用來克制零式，具有零式水平的格鬥性能，而且有更強的裝甲，更高的速度的F6F潑婦戰鬥機出現以後，零式就完全失去了威力。而零式設計之初三菱公司曾對零式到底是安裝小型的瑞星發動機還是大型金星發動機來設計，後來三菱公司有人提出，如果裝金星發動機的話，飛慣了小飛機的軍方試飛員在初期肯定不習慣，會有怨言可能會影響軍方的購買興趣，所以最後零式就安裝瑞星發動機進行了設計，如果當初選用了金星發動機來設計零式，那么後果不堪構想，零式裝大型發動機的後續型正是以後因東海地震難產的A7M烈風，如果當初零式選用了金星，那么以後就沒必要再設計烈風了，烈風戰鬥機的威力比零式大的多，二戰期間沒有能與其抗衡的美軍戰機，如果開戰時日軍投入的是裝金星發動機的重型零式，那么就沒有辦法對付了。
主要型號
十二試艦戰（A6M1）
十二試艦戰作為零式的原型機使用三菱瑞星13型雙重14缸空冷星形活塞發動機，驅動一具兩葉變距螺鏇槳，瑞星13型最大起飛功率780馬力，3600米高度時最大功率875馬力，這種發動機後來在日本陸軍/海軍統一編號體系中的型號是Ha.31/13。三菱瑞星13型被選中的原因是由於其重量輕、直徑小（儘管崛越二郎更加青睞功率更大的三菱金星46型發動機）。原型機機鼻上層結構中安裝了兩挺7.7毫米九七式機槍，機翼內安裝了兩門20毫米九九式機炮。
設計小組非常注重減輕重量，為此採用了住友金屬公司開發的特殊輕質鋁合金，選用小直徑的結構鉚釘，並儘量簡化鉚接點；在構件上鑽出大量小孔減重，在那個年代，戰鬥機配備裝甲防護並不是國際流行趨勢。當時教條主義觀點認為：戰鬥機唯一要素就是空戰，為了在一對一的纏鬥中獲得先機，最好的防禦就是速度和優越機動性能，“加裝甲是懦夫行為，因為他會讓戰鬥機飛行員依賴”（海軍技術高層源田實語）而且日本航空界多數也支持這種聲音。掘越對此也曾經提出過異議。最終因為苛求指標而放棄了辯駁。取消了飛行員的防護鋼板和自封閉式油箱，這些都成為日後的致命缺陷。
原型機1939年3月完成，4月首飛，由於前兩架原型機三菱堅持使用自產引擎的結果是性能未達指標，因此從三號原型機起海軍審查部強行責令更換成中島"榮"12型發動機（一級增壓，定額高度輸出功率950馬力）。
零式一一型（A6M2A）
通過進一步的試飛後發現A6M1在3800米高度時最大速度490公里，比規格書中要求的略低，所以在1939年5月1日，按照先前約定海軍讓三菱公司在A6M1第三架原型機安裝中島榮12型發動機以提高性能。榮12型也是雙重14缸星形發動機，比瑞星13功率、重量、直徑都大一些。
三菱對使用競爭對手的發動機有些不情願，但也毫無辦法。換了新發動機的A6M1型號改為A6M2。1940年7月15日，首架A6M2在日本本州機場首飛成功，試飛員志摩勝三。由於發動機功率的加大A6M2的性能全面超過了日本海軍嚴苛的要求，整個試製計畫提前一個月完成。加上3號原型機到8號原型機等6架，此型零式戰鬥機共生產64架。
日本海軍航空隊獲悉本土十二試艦戰研製成功的訊息，立即申請裝備新戰機。1940年7月21日，15架預生產型的A6M2A在橫山保上尉及進藤三郎上尉率領下，編成兩個中隊，從九州直飛中國，加入駐漢口的第12海軍聯合航空隊。
1940年7月，從9號機後的15架十二試艦戰進駐中國漢口機場，最終有40架十二試艦戰進駐當地。7月31日，日本海軍正式裝備十二試艦戰，在漢口當地調整後，十二試艦戰正式命名為“零式艦上戦闘機一一型”，簡稱零式一一型。同樣以類似方式取名的，還有日本百式司令部偵察機。但零式戰鬥機的水上型號---二式水戰在1942年7月加入服役之後，日本海軍便廢除了這種冠名模式（例如1942年開始研製的零式戰鬥機後繼機A7M，便取名為“烈風”）雖然定名叫艦載戰鬥機，但並沒裝上航空母艦降落所需的尾勾，僅能作為陸基戰鬥機使用，實際定義上是偏向陸基普通戰鬥機的。
原本日本海軍將零式戰鬥機派駐到中國戰場的目的是以機場防衛為主，但是零式戰鬥機的航程正好提供重慶轟炸的海航轟炸機最好的掩護。後續中日仍發生數場空戰，零式戰鬥機的壓倒性優勢依舊，這讓日軍在1942年以前以零式戰鬥機取得中國戰場的制空權。當時仍為國府空軍顧問的陳納德雖然很快地向美軍提出報告警告日軍新銳戰機的壓倒性能，但當時美軍並未認真看待。
零式二一型（A6M2B）
從零式二一型開始零式戰鬥機在機尾加上著艦鉤與遠航必須的無線電定位設備，成為真正的艦載戰鬥機。日本空母的升降機僅比零式戰鬥機一一型的12米翼展稍寬，一旦有運送疏失很容易讓機翼受損；考量空母上運作的便利性是設計艦載機時必須考慮的要項之一，崛越團隊的解決答案是將兩側的弧形主翼翼端重新設計成能以人力向上折起50厘米的形式，以利於艦載作業。零式二一型是日本海航初期的艦載主力戰鬥機。擁有著名的坂井三郎、西澤廣義、笹井醇一等功名顯赫王牌的台南航空隊，最輝煌的時期也是以本機作為主力。
太平洋戰爭初期，日本海軍有300架零式戰鬥機，其中有250架用於太平洋戰區，全部是零式戰鬥機二一型，參與了偷襲珍珠港和菲律賓攻略戰等戰役，到1942年時零式戰鬥機21型三菱生產了740架.中島生產了2821架，可說是太平洋戰爭前期的當家台柱。那時的盟國因準備不足，也缺乏對零式戰鬥機特性的正確分析，因此採用錯誤的一戰體系空戰戰術導致接連慘敗，因此可以說正因為零式戰鬥機二一型的活躍造就了不敗的零式戰鬥機神話，其明灰色（今日考證為飴色）塗裝也成為零式戰鬥機神話的象徵。盟軍自此型零式戰鬥機開始稱其為"Zero"而對之投予高度的敬畏，並將此代號沿用至往後所有的零式戰鬥機系列。
1943年，橫須賀第一海軍航空技術廠曾試圖將渦輪增壓系統裝在兩架A6M2身上，並取名為A6M4，但遭逢一連串的失敗後，計畫不了了之。
零式二一型練習型（A6M2K）
零式二一型練習戰鬥機是零式二一型戰鬥機的雙座教練機，佐世保的第21海軍航空兵器工場應海軍17試招標書將一架單座A6M2改裝成了雙座型，學員在前座教官在后座。為了容納后座艙，將座艙擴大，這樣擠占了機身油箱的位置，為了平衡增加的而去掉了機翼20毫米機炮，去除了主輪的整流板。水平尾翼前的機身上附加了一小片垂直安定條。
雙座機定型為A6M2-K，海軍評估後開始量產。自1943年11月起第21海軍航空兵器工場一共製造了236架A6M2K，日立公司千葉工廠自1944年5月起製造了272架。A6M2-K雙座教練機被廣泛使用在日本和台灣，另外A6M2K還被改為拖靶飛機，把尾椎切除，每側機翼下都安裝了拖曳繩索容器。戰爭後期被改裝成神風機進行特攻。[2]
二式水戰（A6M2N）
在1937年中日戰爭爆發後，當時空戰技術還是在拼比迴旋格鬥性能，具備良好機動性的水上飛機成功的和中國空軍戰機互角不說，甚至還有擊墜對手的成績，這讓日本海軍認為未來水上飛機仍有用於空戰的潛力。在1939年決定開發專業的水上戰鬥機，代號“十五試水上戰鬥機”，也就是後來服役的“強風”水上戰鬥機。
不過，強風開發遭遇困境，沒辦法屆時服役；日本海軍在1941年決定南進政策後，非常需要在缺乏機場等基礎設施的南洋群島作戰，所以需要更多性能優秀的水上飛機。為了儘速構成戰力，日本海軍打起了剛服役的優異戰機---零式戰鬥機的主意；日本海軍對中島飛機委託，要求它們將零戰一一型改造為水上戰鬥機。之所以找上中島，一方面是因為三菱重工當時正忙著量產零戰與一式陸攻抽不出空餘；而中島在代工零戰，對零戰設計並不陌生，而且又研發過許多種水上飛機，實為最適合的選擇。
中島在1941年初接獲命令後，由三竹忍工程師負責設計，以零戰一一型為母體改造。經過11個月的改造工程，原型機在1941年12月8日首飛，測試結果良好；1942年7月6日正式定型稱“二式水上戰鬥機”。
量產的二式水戰主要配備給第海軍航空隊及第十四海軍航空隊（1942年改編號為八〇二海軍航空隊），北至阿留申群島，南邊在馬紹爾群島等地從事各種空中行動，包括攻擊敵軍基地、海上巡邏等。
不過，二式水上所謂的良好空戰性能終究是水上飛機標準，比起1940年代量產的戰鬥機與新型空戰概念沒多少優勢可言，了不起就只能作為驅趕偵查機或轟炸機用而已。量產時間僅有1年，1943年9月便停產，這批戰機後續主要用於巡邏任務，也一些有作為自殺特攻使用。到1945年日本戰敗時，日本國內尚存24架，不過這些落後的飛機盟軍也沒興趣帶回國內研究，剩餘的機體在1945年12月集中焚毀。而二戰結束後僅有日本筑前町立大刀洗和平記念館收藏二式水戰主浮桶，不過並未公開展示。
零式三二型（A6M3）
零式三二型1942年4月開始量產，吸收經驗更換裝有一級二速增壓器的榮二一型發動機（1130匹馬力），一方面提升速度及爬升率，也稍微改善高空的輸出狀態。因引擎增重60公斤之故而使重心前傾，基於配重的理由將前機身的油箱容量減少以恢復機身縱向平衡。並將二一型主翼翼端可往上摺疊的圓弧套件取消，直接改成方形翼端以縮短翼幅。這些改進減輕了航艦地勤人員的負擔，並使三二型藉此提高了速度/加速性/滾轉率/俯衝速限，變得更適於和傾向高速打帶跑與擅用滾轉的美軍戰機對抗。但三二型為提升空戰性能所付出的代價，是損失了續航力和惡化了失速特性。
原本零式戰鬥機不易進入失速螺鏇的特性消失，不僅造成部分飛行員抱怨，同時很不湊巧的是，三二型服役的時間點正好是美日雙方頻繁地長距離來回跨島攻防的瓜達康納爾血戰，仍能算是長程戰機的零式戰鬥機三二型減少的航程幅度卻恰好成為戰略布局彈性上的致命限制，航空本部甚至為此設立專案檢討"二號零式戰鬥機問題"。
基於以上諸多原因，順應前線改進呼聲而提升空戰性能並調整了各項性能權重，身負諸多期待的"二號零式戰鬥機"卻因為無法適應當前新戰局的改變，在前線使用者之間對該型號的評價呈現兩極化。
零式戰鬥機三二型的產量因此僅停留在343架。這也促成了長程化"零式二二型"誕生的契機。
但在之後日軍開始後撤的戰局下，三二型的航程問題不再明顯，反倒是與美軍戰機對戰相性上的優點漸漸突顯出來：
1943年春，根據小福田少佐彙編的“依據戰訓所成戰鬥機用法之研究”報告之中，提及"短翼展零式戰鬥機"在高速下滾轉性能較先前型號來得輕快，利於當前空戰戰局。
另外盟軍一向稱零式戰鬥機為"Zeke"，但本型登場時因其翼端特徵而使在空戰中多半僅能以剪影判別敵機的盟軍飛行員將其誤判為敵方新機種,而賦予了新代號"Hamp"。美國海航於1943年6月修訂的日本軍機識別手冊中評價本型號為“南太平洋戰區中最需要高度注意的日本戰機之一”。可以說一定程度上肯定了該機的威脅性。
零式三二型的翼內炮仍是九九式1號炮，但改良彈鼓將炮彈基數增加至100發。
零式二二型（A6M3）
零式二二型是為了彌補三二型在航程運用上的問題而急遽開發並投產的型號。自1942年末開始生產。全為三菱製造。
該機以先前的三二型為基礎，在左右翼內各加上一個45升油箱，為彌補增加的重量並依據部分駕駛對三二型方形翼端的失速特性之抱怨，改回二一型的長翼展弧形翼端主翼，恢復了失速特性的同時也透過增積將三二型升高的翼負荷補償回來。
此舉確實增加了航程，但滾轉能力與俯衝速限則又退回二一型時的原點。即使如此，因為同時擁有三二型強化過的新動力與近似二一型優良的迴旋特性，仍有部分駕駛認為二二型是最均衡的零式戰鬥機（以當時戰局而言）。再次不湊巧的是，由於投入戰線的時間點正好是所羅門諸島攻防戰的中期，日軍在所羅門諸島分設了多處前線基地，特意增加的航程在此時顯得意義薄弱…
九九式1號（上）和九九式2號(下)
零式二二型的後期生產型改用加長炮管的九九式2號炮，此謂零式二二型甲。此種提高貫穿力、彈道特性與射程的新款機炮，之後也用於零式戰鬥機五二型。
零式五二型（A6M5）
1943初，日本面對的戰爭形勢越來越惡劣。美軍投入了新式戰機：陸軍的P-38閃電和海軍F4U海盜，P-38重型戰鬥機在1942年8月的阿留申戰場和1942秋的紐幾內亞戰場首次參戰的戰鬥。P-38有著卓越的高空性能，重火力和高俯衝速度。美國海軍的F4U海盜在1943年2月13日奇襲布加因維爾島的行動中首次參戰，與戰爭中後期的美國戰機一樣，F4U海盜高空性能出色、結構堅固、重火力，特別注重對飛行員和油箱的保護。
在A6M4失敗後，由於原本預定取代零式戰鬥機的後繼機A7M“烈風"在發動機問題上持續無法解決、開發進度嚴重落後；此致命問題使烈風無法順利在1943年開始量產，繼而取代零式戰鬥機成為新一代的海軍艦載主力戰機。於是三菱開始了A6M5的研製，為了追求更好的戰鬥性能（特別是俯衝速度），第904架（A6M3）零式被用來改裝成A6M5原型機。這項工程由原崛越二郎零式研製小組成員高橋氏負責，崛越這時正全心投入J2M雷電的研製。A6M5改進很大，主翼重新設計，翼面蒙皮更結實，翼尖仍為圓形，但不可以摺疊。機翼與A6M332型類似，翼展11米，翼面積21.3平方米。A6M5保留A6M3的武器、機翼油箱和發動機，另外為每個氣缸配備了單獨的排氣管，增加了一些額外的動力。1943年8月A6M5首飛，儘管A6M5比A6M3型重了200千克，但速度有所提高：A6M5在6000米高度最大平飛速度達到了565公里/小時，更重要的是最大俯衝速度達到了660公里/小時。
真正造成零式戰鬥機後期型印象不佳的背景因素，乃肇因於零式發動機功率沒有美軍來的大，造成美軍的F6F可以在急速俯衝下擺脫零式的追擊，但是在日本換裝同等級功率的紫電與紫電改之後F6F便不再擁有馬力優勢。零式二一型的好評除了操控輕巧以外，另一重要原因就是當時面對的盟軍戰鬥機無論在爬升率或迴旋性能上都遠遜於零式，造成零式戰鬥機在太平洋與中國戰場勢如破竹。
1943秋A6M5進入一線單位服役，海軍型號零式艦上戰鬥機五二型。日本人滿以為憑藉A6M5能奪回性能優勢，但是又碰上美國海軍的F6F地獄貓，F6F是第一種在機動性上能與零式匹敵的美國戰鬥機，另外還繼承了速度快、火力猛、裝甲厚的優勢。
1944年6月，A6M5在馬里亞納海戰首次參戰，6月19日，108架A6M5為攻擊斯普魯恩斯的第58特遣艦隊的魚雷機和俯衝轟炸機編隊護航，但是在F6F惡婦的阻擊和美艦隊防空火力的打擊下，日本損失了近300架飛機，日本海軍大傷元氣，此後再無力組織有效的空中攻勢。這就是著名的“馬里亞納獵火雞大賽”。
A6M5有許多非正式的改型。為了對付B-29轟炸機，一些前線野戰機場的A6M5飛行員座艙後安裝了斜射炮——一門30度角安裝的20毫米機炮，這樣A6M5就可以水平飛行攻擊B-29柔軟的機腹了。還有一部分A6M5拆除機腹下的可拋式副油箱，換成250公斤炸彈，執行俯衝轟炸任務，不過炸彈掛架老出問題，炸彈經常無法投擲，很多A6M5隻能攜彈返回基地，有些燃料耗盡後只能迫降到海中。炸彈掛架對於用來神風特攻的A6M5來說不成問題，1944年10月26日，基地位於菲律賓的201航空隊首次對美軍艦艇發動自殺攻擊，領隊關幸男。自殺機一開始是改裝過的老舊A6M2，以後使用改裝的A6M5，俯衝速度更快，威力更大。
這些自殺攻擊戰績顯著，於是日本成立了更多神風特攻單位，主要裝備是改裝過的零式，機腹掛載一枚250公斤的炸彈。美軍損失的艦艇有半數是被自殺機撞沉的，但是瘋狂的神風特攻並未能阻擋美軍向日本本土挺進的腳步。
儘管性能比不上F6F地獄貓和F4U海盜，A6M5仍是零戰家族中產量最大的，因為日本航空工業無法提供足夠數量的高性能戰鬥機來替代零式，A6M5持續生產到太平洋戰爭結束，三菱共生產了747架A6M5；1943~1944年間，中島也生產了數量不詳的A6M5；日立公司也計畫生產A6M5，但在戰爭結束前還未能投產。
零式五二型甲/乙（A6M5A/B）
出於對更強火力和更高俯衝速度的要求，1943年末，出現了零式五二型甲，它繼承了五二型的厚蒙皮機翼，最大俯衝速度達到740公里/小時，幾乎達到了歐洲同時期的標準。並將彈鼓供彈系統改為彈鏈供彈，因此更能妥善利用翼內空間得以將每門機炮的彈藥基數由100發增加至125發，機翼20毫米99式2號炮3型機炮改成99式2號炮4型。A6M5A甲型於1944年3月開始交付，三菱一共生產了391架，中島也有生產，數量不祥。
之後，又出現了改良的零式五二型乙，乙型把機首右側機槍由7.7mm口徑九七式機槍改為13.2mm口徑三式機槍，因此鼻罩變成右邊是大槍孔而左邊是小槍孔的不對稱布局。在油箱和發動機加上自動滅火器，座艙罩的前風擋正中央改用防彈玻璃，並將座椅後方的8mm防彈鋼板列為選用套件，另外乙型還可以在每側翼下掛載150升副油箱。三菱共生產470架，中島數量不祥。
自零式五二型開始，一向給人印象脆弱的零式戰鬥機在遭受美軍6挺12.7mm機槍多次射擊後沒有起火或爆炸，駕駛員存活的紀錄與證言開始增加。
零式五二型丙（A6M5C）
這時候三菱方面改任佐野榮太郎為設計師。零式五二型丙把當時已近乎是"無效火力"的九七式7.7mm機槍取消，而把13.2mm的三式機槍增至三挺（保留機鼻右側的一挺、並追加兩挺在翼炮的外側位置），同時將座椅後方的防彈鋼板列為標準配備，還可以選擇裝備保護駕駛員後頭部的55mm厚防彈玻璃。後機身內增設140升油箱以彌補大幅增重下的燃費損失，機翼下加上火箭發射架則可選擇將火箭空射藉以攻擊大型機或對地炸射時增加打擊力，提升了實用性。但這些增設裝備令零式戰鬥機的重量暴增。
設計師當然知道要相應的提升動力以儘可能的縮小性能減損幅度：原本預定換裝三菱的金星62型發動機（1350匹馬力）但後來考慮到後勤整合性與引擎直徑後，又計畫改裝具備甲醇/水混合液噴注加力裝置、能在不修改機鼻整流罩前提下直接提升輸出的榮31型發動機。但最終兩者的開發都出問題而使安裝計畫落空，五二型丙唯有續用榮二一型發動機苦撐。
動力不變而重量暴增之下，理所當然地嚴重影響了飛行性能。當時受領的使用單位不是將其規劃為對付轟炸機用的攔截機，就是私下拆去翼內的機槍和防彈鋼板當成先前的五二型甲/乙使用。也因此零式五二型丙被普遍認為是零式戰鬥機系列當中飛行性能最差的。(事實上五二型丙的飛行性能還不是零式全系列中最差的)
零式五二型練習型（A6M5K）
零式五二型練習戰鬥機是零式五二型戰鬥機的縱列雙座教練型，編號A6M5K，外形與A6M2K相似，也是由佐世保的第21海軍航空兵器工場設計，項目開始於1944年8月。研製成功後日立公司負責生產，但產量稀少，到1945年3月只生產了7架。由於太平洋戰爭局勢的惡化，需要更多的作戰飛機，A6M5K這種教練機便停止生產。
零式六二/六三型（A6M7）
以零式五二型丙為基礎改進而成的戰鬥轟炸機型，亦稱"零式爆戰"。
主要變更點為：
將機腹中線下的副油箱掛架改為250公斤炸彈掛架。
兩翼下方則各自追加一個可以攜掛150升副油箱的掛架以補回燃料攜帶能力。
設計上為了滿足俯衝轟炸的需求，不僅水平尾翼的內部結構強化，下部機身的蒙皮也同時增厚。
計畫中將搭載榮三一型發動機的五三型作此項改裝後稱之為六三型，改裝榮三一甲/乙型發動機的五二型丙作此項改裝後則稱之為六二型。但因具備註水加力系統的榮三一型發動機其開發延至此時妥善性依然無法過關，安裝計畫持續跳票導致實際服役的六三型與六二型幾乎沒有不同。
於是在動力沒有變更、重量卻更進一步超越先前五二型丙的狀況下，零式戰鬥機六二型擁有了全系列最高的火力/防禦/泛用性，卻也沒有哪項性能足以勝過同期對手，成了實際上零式戰鬥機家族中真正的最低飛行性能版。
1945年5月，A6M7定型為零式六三型，並開始量產。三菱和中島都匆忙生產A6M7，以滿足海軍對俯衝轟炸機的需求。與早期零戰在野戰機場臨時安裝的炸彈掛架相比，A6M7的掛架可靠性很高。但在戰爭末期這等性能水平的零式戰鬥機顯然難有作為，加上此時海軍的主力戰機已轉換為其他更高性能的機種，故本批次的零式戰鬥機最後多半淪為神風特攻隊的自殺飛機。
二戰結束後，日本在滋賀縣的琵琶湖找到一架零式六三型，現陳列在京都。
零式五四/六四型（A6M8）
三菱重工在戰爭後期嘗盡因應戰局必須不斷對零式戰鬥機追加裝備、但該機發動機的動力輸出始終不能相應提升造成其性能不斷低下的苦果，因此多次向海軍要求許可該廠"在零式戰鬥機機身能相容的前提下、搭載馬力儘可能強大的新式發動機"(其實就是不願受競爭對手中島牽制，想儘早換裝回自廠產品)。最後終於得償所願：
此發動機即是經過多次增強動力的試驗，成熟的末期版"金星六二型"發動機。擁有1500馬力的定額輸出，甚至在經過調校後輸出功率能達到1560馬力。
即使阻力和重量明顯增加，試飛成績依然尚稱不惡（至少將零式戰鬥機的空戰性能恢復到與未增重的初期五二型相比約略同等或以上的水平），擁有全系列中最佳的速度與爬升力。因引擎直徑擴大而不得不撤去機鼻右側的13.2mm三式機槍。在恢復甚至稍微提升空戰性能後該機亦保留了末期五二型的機身強度與防禦水平。改裝計畫一度順利到進行了改裝扳機電門，使得槍炮協同發射之類次系統的細部檢討階段。
零式戰鬥機改裝長期備受爭議的金星發動機而造成預料中航程大減的後遺症，在當時日本已陷入本土防空戰的局面下也已不再被視為問題。三菱方面稱本型零式戰鬥機為"順應戰局的正確進化"，海軍上層對此結果亦表接受。因此授予此款搭載全新發動機的零式戰鬥機制式編號A6M8，命名為零式五四型。預定量產化後將稱之為零式六四型。
1945年4月，生產出了首架A6M8。飛行測試發現燃料和化油系統存在諸多問題，並有發動機過熱傾向，這架飛機不得不返廠修改。通過擴大滑油罐，修改管線設計，並安裝合適的發動機冷卻導風板，才排除這些缺陷。1945年5月25日，這架A6M8在青森完成了服役測試，海軍定型為零式六四型投入生產。第二架原型機6月完成測試，7月這兩架飛機都送往橫須賀測試航空隊。三菱和中島都打算生產A6M8，總共預定生產6300架，不過由於戰爭最後幾個月的混亂情形，A6M8並未正式交付。
最後的零式
日本琦玉縣所澤市航空歷史紀念館2012年11月27日展出了全球當前唯一一架可以飛行的“零”式戰機，並舉行了“零”式戰機組裝研討會日，吸引了全球大批航空愛好者的參加和圍觀。據報導，這架零式五二型戰鬥機當前被美國史密斯航空博物館保管，是太平洋戰爭時期舊日本海軍的主力戰機。太平洋戰爭期間，該戰機在塞班島被美軍繳獲。曾在所澤市航空歷史紀念館舉行的“日本航空技術百年展”展出，該戰機被組裝完畢後，於2012年12月1日-3日在紀念館正式展出。
