零式舰载战斗机(日本语:れいしき かんじょう せんとうき，英文:Mitsubishi A6M Zero，译文:三菱零式战斗机，简称:零式战斗机，代号:A6M)，是日本20世纪30年代末期研制的一型战斗机。该机由日本三菱重工公司研制并大量生产，在第二次世界大战期间(1940~1945年)，作为日本海军的主力舰载战斗机，被广泛运用于中国战场和亚洲、太平洋战区。
零式舰载战斗机，因其服役时正是日本皇纪纪元2600年-年号最后两位都是零而得名。西方盟军则将其代号称为Zeke，"泽克"。后统称为"零"式战斗机。
在第二次世界大战初期，零式战斗机以转弯半径小、速度快、航程远等特点压倒美军战斗机。但到战争中期，美军缴获一架完整的零式飞机后，分析研究其弱点，并随着P-51野马、F4U海盗、F6F地狱猫等高性能战斗机的大批量投入战场，零式战斗机的优势逐渐失去。到了战争末期，零式战斗机成为"神风特攻队"的自杀攻击的主要机种。
日本于2016年1月27日在海上自卫队鹿屋航空基地(鹿儿岛县鹿屋市)进行了"零式"战机复原机体的飞行试验 ，引起世界媒体注目。
零式战斗机是二战中日本侵略军的主力战斗机。零式战斗机在1940年(昭和15年)正式由日本海军采用时，该年正好是日本皇纪2600年，后两个数字刚好是"00"，因此被称为零式战斗机，正式名称是"零式舰载战斗机"，简称零式。在战争前期日本国民并不知道飞机的正确名称。而报纸，广播等在发表战果的时候，只宣称"陆海军新锐战斗机"。美军在1942年6月缴获的零式上见其机身腋下有"零"字样，而零在英语是"Zero"，后盟军直接称其为"Zero"。零式战斗机是日本产量最大的战斗机，此机由三菱重工设计，并由三菱重工与中岛飞行机株式会社两家业者共同生产，总计生产10449架，是所有日本战机中生产数量最多的。总数中约有2/3为中岛飞行机株式会社生产。
恶魔的诞生
1937年，日本海军发布了96式舰载战斗机后继机的招标规格书，在中国战场的实战报告后，发布了规格书的修订版:要求最大时速超过500公里，航程3,000公里，能在3分30秒内爬升至3,000米高空，机动性不低于96式，武器要求装有20毫米机炮2门、7.7毫米机枪2挺;另外必须装备一套完整的无线电设备，其中包括一具无线电测向仪。三菱公司在中岛退出后独自研制这一机型，在堀越二郎为首的研制小组采用了战场上很成功的零式战斗机为原型机，进行全新设计和改装，这就是零式舰载战斗机。
作为九六式舰上战斗机的后继机，在第二次世界大战期间是日本海军从1940年到1945年的主力舰载战斗机，从中国战场一直使用到第二次世界大战结束，整个太平洋战区都可以见到它的踪影，堪称日本海军在二战时最知名的战斗机。
零式的创造者是日本三菱重工著名设计师堀越二郎，他1927年毕业于东京帝国大学航空工业科，曾在德国容克斯公司和美国寇蒂斯公司深造，他吸收了世界最先进的设计思想，在海军的九六式舰战的设计经验基础上设计出了这种全新飞机。
1937年5月19日，日本海军向三菱与中岛两家公司提出一个名为"十二试舰载战斗机计划要求书"的舰载战斗机的设计案，准备取代刚刚进入服役的三菱九六式(A5M)舰载战斗机。"十二试"中的"十二"是指昭和十二年，"试"表明了这是一架试制机。当时两家公司都以"昭和十一年度航空机种及性能标准"进行设计:
机种: 舰载战斗机
使用: 航空母舰(陆上基地)
用途: 1.拦截敌军战斗机 2.击毁敌侦察机
座位: 单座
最早的十二试舰战计划图
机体特性:
速度以及爬升力优于敌军的高速飞机，可对对方加以拦截;并且机动性可和敌军战斗机空战的优秀运动性
续航力: 普通满载状态发动机最大出力可续航1小时
武器:
20mm1-2门。如只装设1门时必须追加7.7mm机枪2挺。携带弹药量20mm机炮1门60发、7.7mm机枪1挺300发
通讯能力: 电报300海里、无线电通话30海里
实用高度: 3000-5000米
备注:
1.离着舰性能良好，起飞长度在合成风力10m/s时必须在70米内
2.使用副油箱时飞行时间可到6小时以上
3.可持续改良
4.必要时可搭载2枚30公斤炸弹
最后定稿的十二试舰战图纸对于战斗机续航能力与作战半径的需求，除了滞空时间以外实际要求规格内还有不得短于各种攻击机的航程的规定，昭和11年时日本海军对于攻击机的航程要求:
舰载轰炸机:高度2000m、巡航速度160海里以上，航程要求800海里以上
舰载攻击机:高度2000m、巡航速度140海里以上，航程要求500海里以上
陆上攻击机:满载状态1300海里以上
稍后汇整来自于中国战场的经验和需求，这架战机的设计需求修改为:
最大空速:270节(高度4000米，311 km/h，13125英尺)。
爬升率:爬升到3000米(9840英尺)高度花费9分30秒。
滞空时间:正常出力下可以维持1.5到2小时，经济巡航速率下携带副油箱为6至8小时。
武装:两门20毫米机炮，两挺7.7毫米机枪，并且能够携带两枚60公斤(123公斤)炸弹。
航电设备:各种无线电设备，包括定向设备。
起飞距离:在17节顶头风下必须少于70米。
机动性能必须和96式(A5M)舰载战斗机相同。
制造中的十二试舰战三菱重工那时已是涉足造船、飞机生产和发动机制造等业务的的综合性公司，在日本多处拥有工厂。三菱内部专门为这个项目成立了设计小组，首席工程师是堀越二郎。
零式战斗机设计期间，三菱公司召开的新战斗机性能取向会上军方代表曾有过争论，一派认为:空战能力主要取决于转弯格斗性能，为了格斗性能必需牺牲航程与速度。而另一派则认为:日本战斗机的格斗性能优越，足够对抗世界任何战机，差的就是速度，日本战斗机应该着重解决速度与航程的问题，至于格斗性能可以适当牺牲。一时间会场上出现了2种截然相反的观念，谁也无法说服谁，只得休会。
由于这两个需求过于严苛，尤其是必须兼顾8小时1300海里以上的续航力与飞机机动性这两项互相冲突的指标，中岛公司在设计阶段放弃竞标，而三菱公司单独进行设计。
试飞中的零式五二型1939年3月16日，三菱名古屋工厂完成了第一架十二试舰战。新机被运送到位于国务院的陆军训练机场进行飞行测试。1939年4月1日，原型机由试飞员志摩胜三驾驶首飞成功，试飞结果非常成功，仅仅在机轮刹车，滑油系统方面发现小问题;另外飞行时有轻微振动，在更换了三叶恒速螺旋桨后振动消失。1939 年9月14日，日本海军认可了原型机，正式编号A6M1，同时第二架原型机也完成了，10月通过了公司内部试飞。零式战斗机是日本飞机设计的重要里程碑，它实现了多个第一，如首次采用全封闭可收放起落架，电热飞行服，大口径机关炮，恒速螺旋桨，超硬铝承力构造，大视界座舱和可抛弃的大型副油箱等设备。
零式战斗机设计成功一个关键因素是日本住友金属有限公司(Sumitomo Metal Industries Limited)当时合成了一种超级铝合金，日本称50岚金属，这种铝合金比钢还硬，因为有了这种金属零式设计时就采用了很细的飞机框架，并且敢于在上面钻孔减重 ，此外铆钉尺寸也非常小，在能保证战机强度的情况下大大减轻了飞机重量，如果没有住友金属的这种铝合金，零式是根本生产不出来的。因为有了超硬铝合金，对飞机主桁梁进行革新，其抗拉强度好，耐疲劳强度更好，而且机体重量极轻。
零式采用了950马力的中岛"荣"12星型气冷发动机，虽然相比于欧美同期产品并不出众，但由于机体较轻，空重(21型)仅1680千克，时速达到了533千米/小时。零式的性能优势最大来源就是轻，翼载极小，完全弥补了发动机动力的不足，而且保证了2200公里的超大航程。同时由于轻，零式还获得了非常快的爬升速度:每分钟900米。完全超越了同期如F2A、F4F、P-40、喷火等欧美战斗机，其低速格斗能力与转弯半径都优于同期欧美战斗机，令盟国飞行员很难从后接近零式的航线从而获得开火机会;反之，零式战斗机出众的回旋能力令零式战斗机在初期的近距离空战中经常处于优势。零式战斗机对搭载空冷发动机的战斗机而言拥有非常干净漂亮的气动外形，并且拥有相当低的阻力，这不仅利于用较低的发动机功率获得较高速度，对节约燃料也有好处。
零式战斗机装备了2门九九式1型20mm机关炮，以及2挺九七式7.7mm机枪。20mm机炮每门携弹60发、7.7mm机枪每门携弹300发，火力大大超越了日军原来装备的的九六式舰战，也超越了同期欧美战斗机的火力。对于与早期防弹不完备、结构也并不坚固的欧美战机而言，20mm航炮的火力非常可怕。而之后零式生产型改用加长炮管的九九式2型机关炮，提高了穿透力、弹道特性与射程。
零式战斗机1940年3月11日，零式战斗机的第二架原型机在试飞时意外解体，机毁人亡。当时并未查清这次事故的真正原因，设计小组归咎于翼梁和副翼平衡片设计上的缺陷。因此从第22架生产中的A6M2开始，机翼结构中引入了起加强作用的后翼梁。为了适应日本海军航母升降甲板的尺寸;从第65架A6M2起，采用折叠翼尖，折叠部分大约51厘米长，由地勤手动向上折叠。采用这些改进措施的飞机被定型为零式二一型;从第128 架A6M2开始，副翼调整片配平机构连接到起落架收放装置上，由于有了机械助力，高速飞行操纵副翼杆力大大减小，改善了高速时的操纵品质;从第192架A6M2开始，安装改进的副翼调整片配平机构以修正副翼摆动的问题，零式就这样边改进边生产。
为了提高产量，1941年11月日本海军命令中岛公司在其小泉工厂生产零式21型。这对中岛公司来说是个极大的耻笑，1938年以前，正是他们还认为零式是天方夜谭。
十二试舰战(A6M1)
十二试舰战十二试舰战作为零式的原型机使用三菱瑞星13型双重14缸空冷星形活塞发动机，驱动一具两叶变距螺旋桨，瑞星13型最大起飞功率780马力，3600米高度时最大功率875马力，这种发动机后来在日本陆军/海军统一编号体系中的型号是 Ha.31/13。三菱瑞星13型被选中的原因是由于其重量轻、直径小(尽管堀越二郎更加青睐功率更大的三菱金星46型发动机)。原型机机鼻上层结构中安装了两挺7.7毫米九七式机枪，机翼内安装了两门20毫米九九式机炮。
设计小组非常注重减轻重量，为此采用了住友金属公司开发的特殊轻质铝合金，选用小直径的结构铆钉，并尽量简化铆接点;在构件上钻出大量小孔减重，在那个年代，战斗机配备装甲防护并不是国际流行趋势。当时教条主义观点认为:战斗机唯一要素就是空战，为了在一对一的缠斗中获得先机，最好的防御就是速度和优越机动性能，"加装甲是懦夫行为，因为他会让战斗机飞行员依赖"(海军技术高层源田实语)而且日本航空界多数也支持这种声音。掘越对此也曾经提出过异议。最终因为苛求指标而放弃了辩驳。取消了飞行员的防护钢板和自封闭式油箱，这些都成为日后的致命缺陷。
原型机1939年3月完成，4月首飞，由于前两架原型机三菱坚持使用自产引擎的结果是性能未达指标，因此从三号原型机起海军审查部强行责令更换成中岛"荣"12型发动机(一级增压，定额高度输出功率950马力)。
零式一一型(A6M2A)
零式一一型战斗机通过进一步的试飞后发现A6M1在3800米高度时最大速度490公里，比规格书中要求的略低，所以在1939年5月1日，按照先前约定海军让三菱公司在A6M1第三架原型机安装中岛荣12型发动机以提高性能。荣12型也是双重14缸星形发动机，比瑞星13功率、重量、直径都大一些。
三菱对使用竞争对手的发动机有些不情愿，但也毫无办法。换了新发动机的A6M1型号改为A6M2。1940年7月15日，首架A6M2在日本本州机场首飞成功，试飞员志摩胜三。由于发动机功率的加大A6M2的性能全面超过了日本海军严苛的要求，整个试制计划提前一个月完成。加上3号原型机到8号原型机等6架，此型零式战斗机共生产64架。
侵华的日本海军航空队获悉本土十二试舰战研制成功的消息，立即申请装备新战机。1940年7月21日，15架预生产型的A6M2A在横山保上尉及进藤三郎上尉率领下，编成两个中队，从九州直飞中国，加入驻汉口的第12海军联合航空队。
A6M2A原型机线图1940年7月，从9号机后的15架十二试舰战进驻中国汉口机场，最终有40架十二试舰战进驻当地。7月31日，日本海军正式装备十二试舰战，在汉口当地调整后，十二试舰战正式命名为"零式舰上戦闘机一一型"，简称零式一一型。同样以类似方式取名的，还有日本百式司令部侦察机。但零式战斗机的水上型号---二式水战在1942年7月加入服役之后，日本海军便废除了这种冠名模式(例如1942年开始研制的零式战斗机后继机A7M，便取名为"烈风")虽然定名叫舰载战斗机，但并没装上航空母舰降落所需的尾勾，仅能作为陆基战斗机使用，实际定义上是偏向陆基普通战斗机的。
原本日本海军将零式战斗机派驻到中国战场的目的是以机场防卫为主，但是零式战斗机的航程正好提供重庆轰炸的海航轰炸机最好的掩护。后续中日仍发生数场空战，零式战斗机的压倒性优势依旧，这让日军在1942年以前以零式战斗机取得中国战场的制空权。当时仍为国府空军顾问的陈纳德虽然很快地向美军提出报告警告日军新锐战机的压倒性能，但当时美军并未认真看待。
零式二一型(A6M2B)
零式二一型战斗机从零式二一型开始零式战斗机在机尾加上着舰钩与远航必须的无线电定位设备，成为真正的舰载战斗机。日本空母的升降机仅比零式战斗机一一型的12米翼展稍宽，一旦有运送疏失很容易让机翼受损;考量空母上运作的便利性是设计舰载机时必须考虑的要项之一，堀越团队的解决答案是将两侧的弧形主翼翼端重新设计成能以人力向上折起50厘米的形式，以利于舰载作业。零式二一型是日本海航初期的舰载主力战斗机。拥有著名的坂井三郎、西泽广义、笹井醇一等功名显赫王牌的台南航空队，最辉煌的时期也是以本机作为主力。
太平洋战争初期，日本海军有300架零式战斗机，其中有250架用于太平洋战区，全部是零式战斗机二一型，参与了偷袭珍珠港和菲律宾攻略战等战役，到1942年时零式战斗机21型三菱生产了740架.中岛生产了2821架，可说是太平洋战争前期的当家台柱。那时的盟国因准备不足，也缺乏对零式战斗机特性的正确分析，因此采用错误的一战体系空战战术导致接连惨败，因此可以说正因为零式战斗机二一型的活跃造就了不败的零式战斗机神话，其明灰色(今日考证为饴色)涂装也成为零式战斗机神话的象征。盟军自此型零式战斗机开始称其为"Zero"而对之投予高度的敬畏，并将此代号沿用至往后所有的零式战斗机系列。
1943年，横须贺第一海军航空技术厂曾试图将涡轮增压系统装在两架A6M2身上，并取名为A6M4，但遭逢一连串的失败后，计划不了了之。
零式二一型练习型(A6M2K)
零式二一型练习战斗机零式二一型练习战斗机是零式二一型战斗机的双座教练机，佐世保的第21海军航空兵器工场应海军17试招标书将一架单座A6M2改装成了双座型，学员在前座教官在后座。为了容纳后座舱，将座舱扩大，这样挤占了机身油箱的位置，为了平衡增加的而去掉了机翼20毫米机炮，去除了主轮的整流板。水平尾翼前的机身上附加了一小片垂直安定条。
双座机定型为A6M2-K，海军评估后开始量产。自1943年11月起第21海军航空兵器工场一共制造了236架A6M2K，日立公司千叶工厂自1944年5月起制造了272架。A6M2-K双座教练机被广泛使用在日本和台湾，另外A6M2K还被改为拖靶飞机，把尾椎切除，每侧机翼下都安装了拖曳绳索容器。战争后期被改装成神风机进行特攻。
二式水战(A6M2N)
二式水上战斗机在1937年侵华战争爆发后，当时空战技术还是在拼比回旋格斗性能，具备良好机动性的水上飞机成功的和中国空军战机互角不说，甚至还有击坠对手的成绩，这让日本海军认为未来水上飞机仍有用于空战的潜力。在1939年决定开发专业的水上战斗机，代号"十五试水上战斗机"，也就是后来服役的"强风"水上战斗机。
不过，强风开发遭遇困境，没办法届时服役;日本海军在1941年决定南进政策后，非常需要在缺乏机场等基础设施的南洋群岛作战，所以需要更多性能优秀的水上飞机。为了尽速构成战力，日本海军打起了刚服役的优异战机---零式战斗机的主意;日本海军对中岛飞机委托，要求它们将零战一一型改造为水上战斗机。之所以找上中岛，一方面是因为三菱重工当时正忙着量产零战与一式陆攻抽不出空余;而中岛在代工零战，对零战设计并不陌生，而且又研发过许多种水上飞机，实为最适合的选择。
中岛在1941年初接获命令后，由三竹忍工程师负责设计，以零战一一型为母体改造。经过11个月的改造工程，原型机在1941年12月8日首飞，测试结果良好;1942年7月6日正式定型称"二式水上战斗机"。
量产的二式水战主要配备给第海军航空队及第十四海军航空队(1942年改编号为八〇二海军航空队)，北至阿留申群岛，南边在马绍尔群岛等地从事各种空中行动，包括攻击敌军基地、海上巡逻等。
不过，二式水上所谓的良好空战性能终究是水上飞机标准，比起1940年代量产的战斗机与新型空战概念没多少优势可言，了不起就只能作为驱赶侦查机或轰炸机用而已。量产时间仅有1年，1943年9月便停产，这批战机后续主要用于巡逻任务，也一些有作为自杀特攻使用。到1945年日本战败时，日本国内尚存24架，不过这些落后的飞机盟军也没兴趣带回国内研究，剩余的机体在1945年12月集中焚毁。而二战结束后仅有日本筑前町立大刀洗和平记念馆收藏二式水战主浮桶，不过并未公开展示。
零式三二型(A6M3)
零式三二型战斗机
零式三二型1942年4月开始量产，吸收经验更换装有一级二速增压器的荣二一型发动机(1130匹马力)，一方面提升速度及爬升率，也稍微改善高空的输出状态。因引擎增重60公斤之故而使重心前倾，基于配重的理由将前机身的油箱容量减少以恢复机身纵向平衡。并将二一型主翼翼端可往上折叠的圆弧套件取消，直接改成方形翼端以缩短翼幅。这些改进减轻了航舰地勤人员的负担，并使三二型借此提高了速度/加速性/滚转率/俯冲速限，变得更适于和倾向高速打带跑与擅用滚转的美军战机对抗。但三二型为提升空战性能所付出的代价，是损失了续航力和恶化了失速特性。
原本零式战斗机不易进入失速尾旋的特性消失，不仅造成部分飞行员抱怨，同时很不凑巧的是，三二型服役的时间点正好是美日双方频繁地长距离来回跨岛攻防的瓜达康纳尔血战，仍能算是长程战机的零式战斗机三二型 减少的航程幅度却恰好成为战略布局弹性上的致命限制，航空本部甚至为此设立专案检讨"二号零式战斗机问题"。
基于以上诸多原因，顺应前线改进呼声而提升空战性能 并调整了各项性能权重，身负诸多期待的"二号零式战斗机"却因为无法适应当前新战局的改变，在前线使用者之间对该型号的评价呈现两极化。
零式战斗机三二型的产量因此仅停留在343架。这也促成了长程化"零式二二型"诞生的契机。
但在之后日军开始后撤的战局下，三二型的航程问题不再明显，反倒是与美军战机对战相性上的优点渐渐突显出来:
1943年春，根据小福田少佐汇编的"依据战训所成战斗机用法之研究"报告之中，提及"短翼展零式战斗机"在高速下滚转性能较先前型号来得轻快，利于当前空战战局。
另外盟军一向称零式战斗机为"Zeke"，但本型登场时因其翼端特征而使在空战中多半仅能以剪影判别敌机的盟军飞行员将其误判为敌方新机种,而赋予了新代号"Hamp"。美国海航于1943年6月修订的日本军机识别手册中评价本型号为"南太平洋战区中最需要高度注意的日本战机之一"。可以说一定程度上肯定了该机的威胁性。
零式三二型的翼内炮仍是九九式1号炮，但改良弹鼓将炮弹基数增加至100发。
零式二二型(A6M3)
零式二二型战斗机零式二二型是为了弥补三二型在航程运用上的问题而急遽开发并投产的型号。自1942年末开始生产。全为三菱制造。
该机以先前的三二型为基础，在左右翼内各加上一个45升油箱，为弥补增加的重量 并依据部分驾驶员对三二型方形翼端的失速特性之抱怨，改回二一型的长翼展弧形翼端主翼，恢复了失速特性的同时也透过增积将三二型升高的翼负荷补偿回来。
此举确实增加了航程，但滚转能力与俯冲速限则又退回二一型时的原点。即使如此，因为同时拥有三二型强化过的新动力与近似二一型优良的回旋特性，仍有部分驾驶认为二二型是最均衡的零式战斗机(以当时战局而言)。再次不凑巧的是，由于投入战线的时间点正好是所罗门诸岛攻防战的中期，日军在所罗门诸岛分设了多处前线基地，特意增加的航程在此时显得意义薄弱…
九九式1号(上)和九九式2号(下)零式二二型的后期生产型改用加长炮管的九九式2号炮，此谓零式二二型甲。此种提高贯穿力、弹道特性与射程的新款机炮，之后也用于零式战斗机五二型。
零式五二型(A6M5)
零式五二型战斗机
1943年初，日本面对的战争形势越来越恶劣。美军投入了新式战机:陆军的P-38闪电，海军F6F地狱猫和F4U海盗。
P-38重型战斗机在1942年8月的阿留申战场和1942秋的新几内亚战场首次参战的战斗。P-38有着卓越的高空性能，重火力和高俯冲速度。美国海军的F4U海盗在1943年2月13日奇袭布加因维尔岛的行动中首次参战，与战争中后期的美国战机一样，F4U海盗高空性能出色、结构坚固、重火力，特别注重对飞行员和油箱的保护。而美国海军的F6F地狱猫在1943年9月1日首次出战，当日就击落了日军一架二式大艇 。1943年11月11日，F6F与F4U的混合编队在拉包尔上空与日本战斗机队进行了猛烈战斗，击落了近50架日军飞机。F6F安装有防弹玻璃，要害处都有装甲，提升了飞机受损后的生存能力。
在A6M4失败后，由于原本预定取代零式战斗机的后继机A7M"烈风"在发动机问题上持续无法解决、开发进度严重落后;此致命问题使烈风无法顺利在1943年开始量产，继而取代零式战斗机成为新一代的海军舰载主力战机。于是三菱开始了A6M5的研制，为了追求更好的战斗性能(特别是俯冲速度)，第904架(A6M3)零式被用来改装成A6M5原型机。
这项工程由原堀越二郎零式研制小组成员高桥氏负责，堀越这时正全心投入J2M雷电的研制。A6M5改进很大，主翼重新设计，翼面蒙皮更结实，翼尖仍为圆形，但不可以折叠。机翼与A6M332型类似，翼展11米，翼面积21.3平方米。A6M5各改型中逐步强化机身结构以及加装防弹装甲与自封油箱，A6M5保留A6M3的武器、机翼油箱和发动机，另外为每个气缸配备了单独的排气管，增加了一些额外的动力。
1943年8月A6M5首飞，尽管A6M5比A6M3型重了200千克，由於换装较大马力发动机的希望落空，在不得不继续采用原有的荣二一型发动机，却又迫切需要提升性能之下，三菱使用了较新理论的技术，将整流罩叶片下的排气管改为分离短桩式(即所谓独立式推力排气管)，在马力不变的情况下藉废热排气推力把A6M5在6000米高度最大平飞速度提高至565公里/小时，更重要的是最大俯冲速度达到了660公里/小时。
日本零式战斗机双视图真正造成零式战斗机后期型印象不佳的背景因素，乃肇因于零式发动机功率没有美军来的大，造成美军的F6F可以在急速俯冲下摆脱零式的追击，但是在日本换装同等级功率的紫电与紫电改之后F6F便不再拥有马力优势。零式二一型的好评除了操控轻巧以外，另一重要原因就是当时面对的盟军战斗机无论在爬升率或回旋性能上都远逊於零式，且盟军对零战的认识不足又使用了错误的战法，造成零战初期在太平洋与中国战场势如破竹。
1943年秋A6M5进入一线单位服役，海军型号零式舰上战斗机五二型。日本人满以为凭借A6M5能夺回性能优势，但是又碰上美国海军的F6F地狱猫，F6F是第一种在机动性上能与零式匹敌的美国战斗机，另外还继承了速度快、火力猛、装甲厚的优势。
1944年6月，A6M5在马里亚纳海战首次参战，6月19日，108架A6M5为攻击斯普鲁恩斯的第58特遣舰队的鱼雷机和俯冲轰炸机编队护航，但是在F6F地狱猫的阻击和美舰队防空火力的打击下，日本损失了近300架飞机，日本海军大伤元气，此后再无力组织有效的空中攻势。这就是著名的"马里亚纳猎火鸡大赛"。
A6M5有许多非正式的改型。为了对付B-29轰炸机，一些前线野战机场的A6M5飞行员座舱后安装了斜射炮--一门30度角安装的20毫米机炮，这样A6M5就可以水平飞行攻击B-29柔软的机腹了。还有一部分A6M5拆除机腹下的可抛式副油箱，换成250公斤炸弹，执行俯冲轰炸任务，不过炸弹挂架老出问题，炸弹经常无法投掷，很多A6M5只能携弹返回基地，有些燃料耗尽后只能迫降到海中。炸弹挂架对于用来神风特攻的A6M5来说不成问题，1944年10月26日，基地位于菲律宾的201航空队首次对美军舰艇发动自杀攻击，领队关幸男。自杀机一开始是改装过的老旧A6M2，以后使用改装的A6M5，俯冲速度更快，威力更大。
这些自杀攻击战绩显著，于是日本成立了更多神风特攻单位，主要装备是改装过的零式，机腹挂载一枚250公斤的炸弹。美军损失的舰艇有半数是被自杀机撞沉的，但是疯狂的神风特攻并未能阻挡美军向日本本土挺进的脚步。
尽管性能比不上F6F地狱猫和F4U海盗，机体性能的差距固然是主因，但日方新手驾驶员的飞行时数开始不足导致技术低落、而美方却因为先前主力的F4F等机种生存性高而保全了相当数量的历战老手，经验得以传承给新进人员外也能在换装新机种的当下就驾轻就熟的采用正确战术发挥威力，敌长我消的态势下使得零战五二型的劣势更加显眼，提前宣告了此机种从登场开始即告落伍的事实。
即使如此，原属应急的零战五二型系列在海军后继机种的开发与服役皆严重延迟的困境下不得不延命发展，使其成为零战系列中产量居冠者。
零式五二型甲/乙(A6M5A/B)
零式五二型甲
出于对更强火力和更高俯冲速度的要求，1943年末，出现了零式五二型甲，它继承了五二型的厚蒙皮机翼，最大俯冲速度达到740.8公里/小时，几乎达到了欧洲同时期的标准。并将弹鼓供弹系统改为弹链供弹，因此更能妥善利用翼内空间 得以将每门机炮的弹药基数由100发增加至125发，机翼20毫米99式2号炮3型机炮改成99式2号炮4型。A6M5A甲型于1944年3月开始交付，三菱一共生产了391架，中岛也有生产，数量不祥。
之后，又出现了改良的零式五二型乙，乙型把机首右侧机枪由7.7mm口径九七式机枪改为13.2mm口径三式机枪，因此鼻罩变成右边是大枪孔而左边是小枪孔的不对称布局。在油箱和发动机加上自动灭火器，座舱罩的前风挡正中央改用防弹玻璃，并将座椅后方的8mm防弹钢板列为选用套件，另外乙型还可以在每侧翼下挂载150升副油箱。三菱共生产470架，中岛数量不祥。
自零式五二型开始，一向给人印象脆弱的零式战斗机在遭受美军6挺12.7mm机枪多次射击后没有起火或爆炸，驾驶员存活的纪录与证言开始增加。
零式五二型丙(A6M5C)
零式五二型丙这时候三菱方面改任佐野荣太郎为设计师。零式五二型丙把当时已近乎是"无效火力"的九七式7.7mm机枪取消，而把13.2mm的三式机枪增至三挺(保留机鼻右侧的一挺、并追加两挺在翼炮的外侧位置)，同时将座椅后方的防弹钢板列为标准配备，还可以选择装备保护驾驶员后头部的55mm厚防弹玻璃。后机身内增设140升油箱以弥补大幅增重下的燃费损失，机翼下加上火箭发射架则可选择将火箭空射藉以攻击大型机或对地炸射时增加打击力，提升了实用性。但这些增设装备令零式战斗机的重量暴增。
设计师当然知道要相应的提升动力，以尽可能的缩小性能减损幅度:原本预定换装三菱的金星62型发动机(1350匹马力)但后来考虑到后勤整合性与引擎直径后，又计划改装具备甲醇/水混合液喷注加力装置、能在不修改机鼻整流罩前提下直接提升输出的荣31型发动机。但最终两者的开发都出问题而使安装计划落空，五二型丙唯有续用荣二一型发动机苦撑。
动力不变而重量暴增之下，理所当然地严重影响了飞行性能。当时受领的使用单位不是将其规划为对付轰炸机用的拦截机，就是私下拆去翼内的机枪和防弹钢板 当成先前的五二型甲/乙使用。也因此零式五二型丙被普遍认为是零式战斗机系列当中飞行性能最差的。(事实上本机型的飞行性能还不是零式全系列中最差的)
零式五二型练习型(A6M5K)
零式五二型练习战斗机零式五二型练习战斗机是零式五二型战斗机的纵列双座教练型，编号A6M5K，外形与A6M2K相似，也是由佐世保的第21海军航空兵器工场设计，项目开始于1944年8月。研制成功后日立公司负责生产，但产量稀少，到1945年3月只生产了7架。由于太平洋战争局势的恶化，需要更多的作战飞机，A6M5K这种教练机便停止生产。
零式六二/六三型(A6M7)
零式六二/六三型以零式五二型丙为基础改进而成的战斗轰炸机型，亦称"零式爆战"。
计划中将搭载荣三一型发动机的五三型作此项改装后称之为六三型，改装荣三一甲 / 乙型发动机的五二型丙作此项改装后则称之为六二型。但因具备注水加力系统的荣三一型发动机 其开发延至此时妥善性依然无法过关，安装计划持续跳票导致实际服役的六三型与六二型几乎没有不同。
于是在动力没有变更、重量却更进一步超越先前五二型丙的状况下，零式战斗机六二型拥有了全系列最高的火力/防御/泛用性，却也没有哪项性能足以胜过同期对手，成了实际上零式战斗机家族中真正的最低飞行性能版。
主要变更点为:
- 将机腹中线下的副油箱挂架改为250公斤炸弹挂架。
- 两翼下方则各自追加一个可以携挂150升副油箱的挂架 以补回燃料携带能力。
- 设计上为了满足俯冲轰炸的需求，不仅水平尾翼的内部结构强化，下部机身的蒙皮也同时增厚。
1945年5月，A6M7定型为零式六三型，并开始量产。三菱和中岛都匆忙生产A6M7，以满足海军对俯冲轰炸机的需求。与早期零战在野战机场临时安装的炸弹挂架相比，A6M7的挂架可靠性很高。但在战争末期这等性能水平的零式战斗机显然难有作为，加上此时海军的主力战机已转换为其他更高性能的机种，故本批次的零式战斗机最后多半沦为神风特攻队的自杀飞机。
二战结束后，日本在滋贺县的琵琶湖找到一架零式六三型，现陈列在京都。
零式五四/六四型(A6M8)
零式五四/六四型三菱重工在战争后期尝尽因应战局必须不断对零式战斗机追加装备、但该机发动机的动力输出始终不能相应提升 造成其性能不断低下的苦果，因此多次向海军要求许可该厂"在零式战斗机机身能相容的前提下、搭载马力尽可能强大的新式发动机" (其实就是不愿受竞争对手中岛牵制，想尽早换装回自厂产品)。最后终于得偿所愿:
此发动机即是经过多次增强动力的试验，成熟的末期版"金星六二型"发动机。拥有1500马力的定额输出，甚至在经过调校后输出功率能达到1560马力。
即使阻力和重量明显增加，试飞成绩依然尚称不恶(至少将零式战斗机的空战性能恢复到与未增重的初期五二型相比 约略同等或以上的水平)，拥有全系列中最佳的速度与爬升力。因引擎直径扩大而不得不撤去机鼻右侧的13.2mm三式机枪。在恢复甚至稍微提升空战性能后 该机亦保留了末期五二型的机身强度与防御水平。改装计划一度顺利到进行了改装扳机电门，使得枪炮协同发射之类次系统的细部检讨阶段。
零式战斗机改装长期备受争议的金星发动机而造成预料中航程大减的后遗症，在当时日本已陷入本土防空战的局面下也已不再被视为问题。三菱方面称本型零式战斗机为"顺应战局的正确进化"，海军上层对此结果亦表接受。因此授予此款搭载全新发动机的零式战斗机制式编号A6M8，命名为零式五四型。预定量产化后将称之为零式六四型。
1944 年 11 月，使用金星发动机的 A6M8 原型机通过评估。由于三菱 1560 马力的 MK8K 金星 62 发动机直径比荣式大，所以重型设计了零式的前机身，并去掉了安装在机鼻的机枪。同时改进了油箱的自动灭火系统，并增加了油箱容积。与 A6M7 相同，A6M8 机腹挂架可以挂载一枚 500 千克炸弹，机翼下可挂载 150 升副油箱。
1945年4月，生产出了首架A6M8。飞行测试发现燃料和化油系
零式战斗机系统存在诸多问题，并有发动机过热倾向，这架飞机不得不返厂修改。通过扩大滑油罐，修改管线设计，并安装合适的发动机冷却导风板，才排除这些缺陷。1945年5月25日，这架A6M8在青森完成了服役测试，海军定型为零式六四型投入生产。第二架原型机6月完成测试，7月这两架飞机都送往横须贺测试航空队。三菱和中岛都打算生产A6M8，总共预定生产6300架，不过由于战争最后几个月的混乱情形，A6M8并未正式交付。折叠首战璧山
在中国作战的零式一一型1940年7月15日，三菱十二试舰战在本土完成了全部测试，在山口多闻和大西泷治郎的强烈要求下，7月21日十二式试舰战从日本本土经上海、南京、安庆达到汉口，加入第12航空战队。到达中国后10天，十二试舰战有了一个正式的名号:A6M1零式战斗机一一型。1940年8月19日，零式开始了在中国上空的作战飞行。
1940年8月19日，12架零式战斗机一一型为30架轰炸重庆的九六式陆攻护航，中国空军避而不战。次日，零式战斗机一一型同样为50架轰炸重庆的九六陆攻护航，中国空军为保存实力也未接战，令身负零式战斗机实战验证职责的日本军方大失所望。9月12日，12架零式战斗机又飞至重庆上空搜索，仍未遭遇中国战机，接战不成的日军飞行员愤怒地用机枪向中国机场扫射。
一般说来，根据口头报告尽管8月之后中国和苏联飞行员与某种新型战斗机有所遭遇，但是一般都把1940年9月13日的璧山空战记录为零的初次大规模出击。
1940年9月13日，星期日，零式编队上午8点半时从汉口起飞，9点半时降落在前进基地宜昌进行加油和飞行员休息。12点，编队再次起飞，显示了下午1点10分与中攻队(27架)汇合，并于20分后结束对重庆的轰炸开始返航。根据日方记录，约20分钟后，日军97司侦侦察机发现了中国空军的战斗机编队，日机再次转向。下午2点，日机在6500m高度发现了5000m高度的中国空军的I-15编队和随后的I-16(共计30架)，即开始发动了突袭。
913空战返回汉口的飞行员(中为进藤三郎)对于具备高度优势又有装备优势的日本战斗机来说，这无疑是一次一边倒的战斗，随着天空的逐渐平静，日机陆续返回了宜昌，最后一架北畠三郎战机于下午4点20分降落。通常情况下，日本出版物对这次战斗的战果记录为击落30架，也有些则记载为击落27架，自身无一损失。这个战果是怎么来的呢?指挥官的进藤大尉聚集12名参战飞行员，把大家汇报的战果进行了统计，并结合自己从高空观察到的情况，形成了战果详细报告，根据这份报告，新闻报道也进行了大量的宣传。
以下是当时日军方面记载的战果:
姓名 军衔 战果详细报告 新闻报道 备注
进藤三郎 大尉 I-15×1(确实) 1架 队长机，最初击中了一架E16(杨
梦青上尉)，然后击落了I-15一架(王广英
中尉机) ，与光增，山谷，平本机一起返回
回宜昌。
北畠三郎 一空曹 I-16×1(确实) 最初的一击就使中国空军右翼
I-16×1(不确实) 2架 的一架E16空中解体
I-15×1(地上击破)。
大木芳男 二空曹 I-16×2(确实) 击落的第一架E16是中国空军杨梦
I-15×2(确实) 4架 青上大尉的带队长机
I-15×1(不确实))
藤原喜平 二空曹 I-15×2(确实) 1架
山下小四郎空曹长I-15×2(确实)
I-16×1(确实)
I-15×2(末田机一起同)5架
I-15×2(地上击破)
末田利行 二空曹 I-15×3(确实)
I-15×2(山下机一起同)1架
I-15×2(地上击破)
山谷初夏 三空曹I-15×3(确实) 2架
I-15×1(3机共同)
9月13日行动后进藤三郎得到的嘉奖状白根斐夫 中尉 无 1架 扫射跳伞后王广英中尉的家伙，远离内阁书记官白根竹介的儿子。
光增政治 一空曹 I-15×2(确实)
I-15×1(3机共同) 2架
岩井勉 二空曹 I-15×2(确实)
I-15×2(不确实) 2架
高冢寅一 一空曹 I-15×1(确实)
I-15×2(不确实) 3 架
I-16×1(不确实)
三上一下 二空曹E15×2(确实)
I-16×1(确实) 2架
I-15×1(不确实)
平本政治 三空曹I-15×2(确实)
I-15×1(3机共同)
指挥官进藤上报的战果和宣传媒体的报道，显然产生了差异，为什么呢?也许白根斐夫中尉的家庭背景，是产生这种区别的原因。应该说，当时零式战队没有几个空战老手，有半数飞行员甚至在空战开始的时候忘记丢掉了副油箱。
根据当时的中国空军的记录，出击第三，四大队的I-15 25架，I-16 9架，在空战中13架被击落，11架受伤迫降，飞行员战死10人，负伤8人。在后来的宣传中，这次出击被渲染为27:0的战斗。事实上，战斗中大木，藤原，高冢，三上的战斗机均中弹受伤，在宜昌着陆时，高冢机因为起落架受损，在迫降时损毁，因此实际损失应该是损失1架(当然，零损失也可以强辩为在空中战斗时没有一架被击落 )。
在中国作战的零式一一型在接下来的几个月中，零式共击毁99架中国飞机，自身仅有两架因为地面起火而损失。在中国服役的预生产型 A6M2 后来都被最初生产型所取代。在零式投入中国战场一年后，由于无法从战场上搞到一架零式甚至是残骸，中国空军仍无法一窥零式的奥秘。克莱尔.李.陈纳德，著名的飞虎将军，时作为美国陆军航空队退役军官来帮助重新组织士气低落的中国空军。他注意到中国战场上出的日本新式战斗机，并立即向国内报告，但这份报告没有引起当局的重视，盟军仍然对零式一无所知。
按照日方的记录，零战第一次被击落是1941年5月20日在成都上空，12航空战队飞行员木村一一空曹毙命;6月23日，12航空战队的小林喜四郎一等航空兵在兰州上空被击落，击落他们的均为地面高射炮，而不是中国空军的战斗机。9月15日，日军12航空战队，14航空战队解散。
太平洋战
零式战斗机是日本陆海军航空兵二战期间最著名的飞机，也是二战日本飞机的招牌型号，在太平洋战争中自始至终都是战斗的主力。在太平洋战争初期，零式对盟军飞行部队造成了空前的灾难，给予了盟军最大的震撼，战争初期日军仅有300架零式，其中250架投入了太平洋战场，就凭借这区区250架零式，日军在开战后几个月时间把盟军在太平洋地区的战斗机部队消灭了2/3。当时盟军飞行员驾机起飞迎击零式时，无论飞行员还是指挥官都明白，战机飞出去以后八成是回不来了。
1941年12月7日，日本偷袭珍珠港，太平洋战争爆发，这时的日本海军已经拥有超过400架精锐的零式，大多数是21型。在偷袭珍珠港作战中，零式从航母起飞，为第一波攻击的B5N2 九七式鱼雷机和D3A1 九九式俯冲轰炸机护航，掌握制空权后，零式也扫射机场跑道，防空火力点和其他一切目标。零式在空战中击落了4 架美国战斗机，还给珍珠港的地面设施造成了极大的破坏。此役中日本损失了8 架 A6M2，大多数是被对空火力击落的。
1941年12月8日，驻台湾南部的日本陆基航空兵大举空袭菲律宾。84架A6M2护送54架G4M1 一式陆攻和54 架G3M2 九六式陆攻袭击了克拉克，美军飞机紧急起飞迎战，被击落15架，另外还有50架被摧毁于地面，一天内日军就基本消灭了美国在菲律宾的空中力量。这次奇袭中，零式采用低速省油飞行方式，直飞菲律宾，美军完全没想到日本已经拥有了续航力如此强大的战斗机，大为震惊。在菲律宾上空首开纪录的是后来的日军王牌坂井三郎下士，击落一架P-40战斗机，这已是他的第三战绩了，前两次战绩是在中国战场取得的。两天后，坂井又击落了一架B-17轰炸机。12月13日为止，美军大势已去，A6M2开始使用机炮扫射地面目标，仅仅3天，零式就掌握了菲律宾的天空。
(如今有一种不权威的声音，假如德国空军当时的Bf-109拥有零战相同的航程，那么整个欧战将从此改观)
太平洋战争初期，日本的零式战斗机性能超过所有盟军飞机，特别是其机动性和续航力无人能比。当时美国的F-2A水牛、F-4F野猫、P-40小鹰等飞机，面对零式一筹莫展。在香港、新加坡、菲律宾、东印度甚至印度洋，由于零式的杰出性能，再加上经验丰富的日本飞行员，零式战斗机统治了整个的天空，为日军的登陆作战打下了良好的基础，而携带炸弹的零战也可以作为战斗轰炸机使用，有"万能战斗机"之称。
1942年3月8日荷兰停止抵抗。随后零式开赴新几内亚和所罗门，在这里A6M2 除了P-40B战斧外，还遇到了贝尔P-39、P-400(飞蛇式出口英国型)战斗机。由于其高空性能太差，P-39的表现令人汗颜!坂井三郎吹嘘道:任何稍具经验的飞行员驾驶零式都能轻易击落P-39!于是英美空军一怒之下将P-39扫地出门，扔给了苏联空军作为对地攻击机使用。
零式神话
零式战斗机曾经在太平洋战争初期产生所谓的零式战斗机神话，被视为不可能被击败的无敌战机。这个神话造成来自几种不同的因素:
1.西方国家当时普遍不相信一个东方国家造的战斗机性能可以达到一个超过他们想像的水平。
2.虽然陈纳德已把有关零式战斗机的性能情报交给美国，但却未受到重视。
3.初期与零式战斗机遭遇的时候，飞行员普遍使用错误战术以及受到经验不足的影响。而这与盟军将太平洋战区视为次要战区的态度也有关系。
4.战争初期日本海军航空队的飞行员训练扎实、实战经验丰富。根据美军官方文件表示，战争初期的零式战斗机与美军战斗机的交换比(Kill Ratio)为1:6。
艰难挑战
在太平洋战争的头3个月内，日本海军的200架A6M2在与荷兰、英国、美国、澳大利亚的F2A水牛、F4F野猫、CW-21B、霍克75A、P-40战鹰的空战中大获全胜。当时美国海军的标准舰载战斗机是格普曼F4F野猫。A6M2与F4F相比，无论在速度、爬升率和机动性上都全面占优，但野猫的火力更强，机体更坚固;两者的俯冲速度旗鼓相当。A6M2 的翼载很小，转弯半径比野猫小得多，这使得A6M2在空战中能抢先占位击落野猫。12月8日，日本进攻击威克岛，8架野猫被摧毁于地面。剩下的野猫英勇抵抗了2星期，粉碎了日军数次空中攻击和一次海上入侵。不过，他们被优势的日军战斗机所压倒，12月22日，美国人损失了最后两架野猫，很快威克岛就落入了日本人手里。
美国的野猫飞行员在付出惨痛代价后发展出对付零式的有效战术。其中一种是"剪刀交叉"又称"萨奇交叉"，得名于VF-3中队指挥官约翰.s.萨奇少校。在这种战术中，两架野猫互相交叉飞行，互相掩护对方尾部，这样零式即使咬住其中一架野猫式，同时另一架野猫也咬住了零式，颇有"螳螂捕蝉，黄雀在后"的味道。另外在大编队作战中，野猫飞行员被提醒要尽可能保持高度，俯冲攻击敌机编队，然后利用俯冲的速度优势脱离再爬高，准备进行下一次攻击。总之"尽量避免与具有机动性优势的零式近距空战"。
开战6个月后在珊瑚海战役中，零式战斗机终于受到了F4F野猫战斗机强有力的挑战，但不是飞机性能而是团队战术:零式战斗机大多单打独斗，而F4F战斗机以2机一组协同作战。至此零式战斗机装甲较薄弱、发动机功率较低的弱点逐渐暴露出来。
在那段日子中盟军唯一的亮点就是飞虎队--美国援华志愿航空队。1941年12月20日，日军空袭昆明时，飞虎队首次参战。飞虎队的P-40B都绘有吓人的鲨鱼嘴，借以打击日军飞行员的士气。虽然P-40B机动性不如A6M2，但俯冲速度要快很多。利用这项优势，飞虎队采用高速俯冲，打了就跑的战术，避免与零式纠缠。在1942年飞虎队并入第14航空队前，他们已经摧毁了286架日本飞机(包括空中与地面的)，自己仅损失13名飞行员。
意外礼物
美军缴获的第一架零式战斗机1942年6月，对于盟军打破零式称霸天空所向无敌的局面来说是个重要日子。中途岛战役，载满燃油的零战在即将起飞前被击毁于航母飞行甲板上，这也是零战从得意到失意的一个转折点。6月3日，古贺忠义兵曹长驾驶一架零式从龙骧号起飞对荷兰港进行袭击，返航途中发现飞机燃料发生泄漏，无法返回母舰，不得不紧急迫降在一个荒岛阿库坦岛的苔原上。松软的苔原陷住了机轮，机身翻倒，折断了古贺忠义的脖子。5周后，一支美国搜索队发现了这架飞机和倒吊在座椅上死去的古贺忠义。飞机除了燃料箱上被地面机枪击穿两个洞外，几乎完好无损。这是美军在太平洋战争期间最重要的缴获品。美军立即将飞机装箱运回美国，修复并进行试飞，通过试飞寻找对付零式的办法和针对零式的特点设计新型战斗机。
美军进行了数次试飞之后，得出了结论:
1.零式的爬升率和转弯半径极好，能轻易超过F4F野猫和P-40，在低空时用这两种飞机和零式进行缠斗无异于自杀。但如果在高空时，零式优异的垂直机动性能开始恶化，原因是副翼的动作出现呆滞，反应变缓。(主要是由于机体强度不足，导致高速时易发生副翼反效。)
2.零式的俯冲速度不快，在战斗中如果被零式咬尾，应立即以高速度俯冲并滚转，通常可以摆脱。被咬住的零式能通过做小半径转弯轻易摆脱，所以盟军飞行员一定要保持高速，避免陷入低速纠缠。但切记不可使用爬升手段摆脱，也不要追击急剧爬升的零式，否则死路一条。由于零式采用的中岛荣12星型气冷发动机采用浮动式化油器的设计，高速俯冲时易造成发动机熄火(这个问题在零式系列型号中一直没有解决)。另外零式机翼结构存在严重缺陷，俯冲速度受到限制，如果速度过快飞机很容易解体。
3.零式为了减轻重量，没有安装自密封油箱和任何自动灭火装置，飞行员也没有装甲保护。
当零式性能解密以后，美军飞行员利用零式俯冲能力不好的特点，对零式护航的日军轰炸机采取打了就跑的突击手段，可以避免零式的截击，使得零式的护航效果大大降低，并且通过俯冲逃跑的手段避免了被零式击落。这个战术的应用使美军在F6F与P47/51服役以前，无数的飞行员得以在零式的炮
零式战斗机(图画)口下逃生，并且给予了日军轰炸机部队沉重打击，有效的扭转了空中不利局面。
1942年10月26日，A6M2在圣克鲁斯进行了最后一次空战，随后A6M2被A6M3所取代。淘汰下来的 A6M2分配到二线单位和训练单位。1943年中，零式战斗机从性能和飞行员水平已不是美军使用新式的F6F和F4U战斗机的对手，特鲁克空战中的零式几乎成为了被猎杀的飞鸟。零式的快乐时光就一去不复返了，在战争的最后一年里，这些陈旧的零式大多被改装成神风特攻机与狂热的飞行员一起"玉碎"了。
1945年，苏军解放中国东北三省，苏军使用的拉-7战斗机多次击落零式战斗机，夺取东北三省的
零式战斗机俯冲攻击制空权。零式在设计上要求低翼负荷，飞机重量必须刻意地降低，导致结构强度不足以适应高速下大幅度动作产生的应力，机体发生部分结构解体的情形很常见。零战无法高速俯冲的问题从一开始就没有实际上解决过，结构强度不足同时也导致飞机承受战损的能力不高。而当时日本的发动机技术不如其他航空先进国家，使得零战的性能必须以降低机体重量来达到，恶化前一点提到的结构强度问题。
零战的控制面在高速下副翼操作变得非常僵硬，导致运动性能严重降低，这个情况从大约220英里(约370km)/时的空速开始出现，超过300英里/时的空速下，操纵杆需要施加非常大的力量方能移动(依据某些零战驾驶员的实战证言，超过500km/h时的杆力大到需要两手 +一腿的程度才能扳动)。也就是说，中高速度范围下的运动性能明显不如同速度等级的盟军战机，而后期面对更高速等级的新一代英美战机时差距更是大到绝望(几乎成了炮灰)的程度。
初期零式装备的九九式20毫米机炮的炮口初速不高，弹道弯曲，实际上射程比美国的0.50英寸机枪还低，因此被美军戏称为"小便炮"。加上弹药数量少(初期仅有60发)，对经验较少的飞行员来说只够一到两个长点射，还在摸索前置量时弹药已然耗尽，实战效果极低。而7.7毫米机枪口径与威力太小，无法穿透许多战机的装甲板，甚至难以伤及结构，需要非常高密度与长时间的命中方能生效。
零式最大的问题是当初设计时没有留下足够的升级空间，飞机设计得太小，无法安装体积较大的发动机，而小尺寸的发动机提升功率技术上很困难，而且功率提升有限，所以后期的零式在安装了装甲以后，虽然换了功率更大的小型发动机，但单位功率并没有提高，格斗性能因无法继续改进并反而有所下降，不但如此零式多数后期型除了俯冲速度得到了提高了以外，所有的飞行性能都在下降，后期型零式的爬升率比前期型下降25%以上，至于航程下降近40%，零式空战性能最好的型号实际是早期的21/22型与最后才出现的54丙型。
坠毁于太平洋岛屿的零式战争中后期随着美军战机格斗性能的不断进步，零式就逐渐丧失了技术优势，当美军专门用来克制零式，具有零式水平的格斗性能，而且有更强的装甲，更高的速度的F6F地狱猫战斗机出现以后，零式就完全失去了威力。而零式设计之初三菱公司曾对零式到底是安装小型的瑞星发动机还是大型金星发动机来设计，后来三菱公司有人提出，如果装金星发动机的话，飞惯了小飞机的军方试飞员在初期肯定不习惯，会有怨言可能会影响军方的购买兴趣，所以最后零式就安装瑞星发动机进行了设计，导致零式速度提高不大，与美军舰载战斗机速度差距越拉越大!
如果当初选用了金星发动机来设计零式，那么后果不堪设想，零式装大型发动机的后续型正是以后因东海大地震难产的A7M烈风，如果当初零式选用了金星，那么以后就没必要再设计烈风了，烈风的威力比零式大的多。
最后的零式
日本琦玉县所泽市航空历史纪念馆2012年11月27日展出了全球当前唯一一架可以飞行的"零"式战机，并举行了"零"式战机组装研讨会日，吸引了全球大批航空爱好者的参加和围观。据报道，这架零式五二型战斗机当前被美国史密斯航空博物馆保管，是太平洋战争时期旧日本海军的主力战机。太平洋战争期间，该战机在塞班岛被美军缴获。曾在所泽市航空历史纪念馆举行的"日本航空技术百年展"上展出，该战机被组装完毕后，于2012年12月1日-3日在纪念馆正式展出。
正式名称:零式舰载战斗机二一型
机体编号:A6M2B
长度:9.06m
翼展:12.0m
高度:3.5m
空重:1680 kg
最大起飞重量:2674 kg
发动机:荣12型(950匹马力)
最大飞行速度:533.4 km/h(高度4200m)
爬升率:6000米/7分28秒
推重比:0.35(功率/最大起飞重量)[5]
航程:3350 km(挂载副油箱)/2222 km(内部燃油)
武装:翼内20mm机炮x 2(携带弹药各60发)机首7.7mm机枪x 2(携带弹药各700发)
炸弹挂载:30公斤炸弹x2或是60公斤炸弹x 2