1 апреля 1939 года в 17 ч 30 мин летчик-испытатель Кагио Сима поднял самолет в воздух.
«12-се» №1 первоначально имел двухлопастной пропеллер, весовые компенсаторы на рулях высоты и расположенный сверху всасывающий патрубок карбюратора. Было установлено и необычайно мощное по тем временам вооружение – два синхронных пулемета калибра 7,7 мм и две 20-мм пушки. На первых двух прототипах стояли 875-сильные моторы воздушного охлаждения МК2 «Суисей» 13. Второй прототип, облетанный 18 октября 1939 г., уже с самого начала имел трехлопастной винт изменяемого шага.
Летные испытания, в том числе и на авианосце, блестяще подтвердили заложенные технические решения. Было признано, что самолет показал соответствующие ТТЗ характеристики и 14 сентября 1939 г. флот принял на вооружение новый истребитель под обозначением А6М1. На это решение не повлияла даже гибель второго прототипа, последовавшая 1 1 марта 1940 г. при испытаниях на пикирование.
А6М2 – 27-й серийный самолет
Истребители А6М2 "модель 17" в небе Китая
Истребители "Зеро" на Тайване готовятся к налету на Филиппины
Истребители А6М2 готовятся совершить первый боевой вылет
Третий прототип, достраивавшийся в это время в Нагое, имел ряд отличий от своих предшественников, основное из которых заключалось в установке нового, более мощного двигателя Накадзима «Сакаэ» NIC (950 л.с. на взлете). Эта двухрядная четырнадцатицилиндровая «звезда» имела больший диаметр, поэтому потребовалось изменить капот и сделать в нем канавки, открывающие стволы пулеметов. Этот самолет получил обозначение А6М2 модель 11.
21 июля 1940 г. 6 предсерийных экземпляров А6М2 под командованием лейтенанта Тамоцу Йокояма были приданы 12-й смешанной авиагруппе, действовавшей в Китае, для войсковых испытаний. Десять дней спустя, после сдаточных испытаний на авианосце «Кага», А6М2 был официально принят на вооружение под обозначением «морской палубный истребитель тип 0 модель 11». Первая боевая операция с участием «Зеро» состоялась 19 августа 1940 г., когда девятка А6М2 вылетела на эскортирование бомбардировщиков в рейде на Чунцин. В этом полете встречи с истребителями противника не произошло. Крещение огнем «Зеро» приняли 13 сентября 1940 г. В этот день 13 А6М2 под командованием лейтенанта Сабуро Синдо встретились с 27-ю китайскими И-15, И-153 и И-16. В течение 10-минутного боя, не понеся потерь, «Зеро» уничтожили все самолеты противника. Наибольший успех сопутствовал унтер-офицеру Косиро Ямасита, сбившему пять из них. На китайской стороне в это время воевала американская добровольческая эскадрилья «Флайнг Тайгерс», командир которой – Клер Шеннольт – отправил в США донесение, в котором сообщал о появлении нового грозного воздушного противника. В ответ опытного боевого летчика успокоили, что, скорее всего, это самолеты не японского производства, да и летчики «заемные», т.к. японцы в силу своей физиологической конституции не приспособлены к полетам на больших скоростях и с большими перегрузками.
"Зеро" но полубе авианосца "Акаги" перед налетом на Перл-Харбор
"Зеро" в Рабоуле, 1943 г.
Погрузка А6М2 на транспортное судно. Хорошо видны сложенные законцовки крыло
В полной мере оценить штабную мудрость американским летчикам довелось утром 7 декабря 1941 года, когда в ходе налета японской авиации на Перл-Харбор А6М2 показали полное превосходство над пытавшимися противостоять им «Буффало» и Р-40.
43 А6М2, сопровождавшие бомбардировщики первой волны, воздушного противника не встретили и занимались штурмовкой наземных объектов. Ко времени второго налета американцы опомнились и подняли в воздух свои истребители. Итог был плачевным – 36 «Зеро» под командованием лейтенанта Сабуро Синдо сбили 12 самолетов в воздухе и 30 уничтожили на земле. В тот день на авианосцы ударного соединения не вернулись девять А6М2, и все они были потеряны в результате действий зенитной артиллерии.
Через день, 9 декабря 1941 г. младший офицер авиакорпуса «Тайнань» Сабуро Сакаи (впоследствие одержавший 64 воздушные победы и ставший одним из самых результативных летчиков императорской авиации) сбил В-17 «Летающую крепость». Это произошло над Филиппинами, а в течение трех последующих месяцев японские истребители уничтожили около 550 самолетов союзников, включая 50 «Буффало», 24 CW-21 В, 20 «Хоук»75А и 48 «Харрикейнов» голландских королевских ВВС, около 40 штук Р-40, принадлежавших ВВС США, а также 33 «Харрикейна» и множество «Буффало» RAF.
Триумфальное шествие «Зеро» продолжалось, но конструкторская мысль не стояла на месте. Начиная с 65-й серийной машины, А6М2 модель 11 была заменена на А6М2 модель 21 со складывающимися законцовками крыла. Нововведение позволило уменьшать размах до 11 м и вписаться в габарит подъемников основных японских авианосцев.
Выпустив 1552 А6М2, фирма Мицубиси перешла к выпуску модификации А6МЗ модель 32. Она отличалась от предыдущих уменьшенным до 11,0 м размахом (что позволило облегчить крыло, отказавшись от механизма складывания) и прямоугольными законцовками. В крыльях установили длинноствольные 20-мм пушки. Однако основным новшеством был двигатель Накадзима NK1 F «Сакаэ» 21, оснащенный двухступенчатым нагнетателем. Увеличились максимальная скорость и скороподъемность, однако из-за больших размеров мотоустановки уменьшился на 38 л объем фюзеляжного бака, что привело к снижению дальности.