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零式舰上战斗机（日语：零式艦上戦闘機，在部分中文书籍中称为零式舰载战斗机[2]、零式战斗机[3]、零式战机[注 1]）是大日本帝国海军的单座型舰载战斗机，简称“零式战斗机”（日语：零戦、ゼロ戦），编号“A6M”。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大日本帝国海军从1940年到1945年的主力舰载战斗机，从中日战争战场初露头角，直到第二次世界大战结束，整个太平洋战区都可以见其踪影，堪称日本海军在二战时期最知名的战斗机。[4][注 2]其名得自于服役时正是皇纪纪元2600年、以该年的末两位而得名。盟军昵称代号为“Zeke”。
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零式战斗机由三菱重工业设计，主要研发人为该公司的设计主任堀越二郎，并由三菱重工业与中岛飞机两家业者共同生产，总计生产10,449架（一说10,938架），总数中约有2/3为中岛飞机生产，是日本产量最大的战斗机。[注 3][3]
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此款战斗机之所以会取名为“零式”，乃因为当时的军用飞机是采用日本皇纪的后两码来冠名的；而零式战斗机在1940年（昭和15年）正式由日本海军采用时，该年正好是皇纪2600年，后两个数字刚好是“00”而取名。同样以类似方式取名的，还有日本陆军的百式司令部侦察机、百式重轰炸机[5]。但零式战斗机的水上机种——二式水上战斗机在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”）。
零式战斗机代表第二次世界大战前日本航空工业的最高水准，也是日本海军的象征。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“十二试舰上战斗机计划要求书”的舰上战斗机的设计案，准备取代刚刚进入服役的三菱96式（A5M）舰上战斗机。当时两家以“昭和十一年度航空机种及性能标准”进行设计：
- 机种
- 舰上战斗机
- 使用别
- 航空母舰（基地）
- 用途
- 1.拦截敌军攻击机、轰炸机袭击
- 2.敌侦察机之清除
- 座位
- 1
- 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
- 机枪
- 20mm1-2门。如只装设1门时必须追加7.7mm机枪2门。携带弹药量20mm机炮1门60发、7.7mm机枪1门300发
- 通讯能力
- 电报300浬、无线电通话30浬
- 实用高度
- 3,000-5,000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30千克炸弹
对于战斗机续航力与战斗半径的需求，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：
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呎）。
- 爬升率：爬升到3000米（9840呎）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60千克（123磅）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）舰上战斗机同级
由于这个需求过于严苛，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。第一架原型机于1939年3月组装完毕，4月1日于岐阜县之陆军各务原机场进行首次试飞成功，1940年7月开始编入日本海军服役。
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随着获取自前线的战训（作战经验教训）与性能提升需求，零式战斗机阶段性的逐次进行改良。最初发动机的换装以一号、二号，机体的修改则以一型、二型之类记法表示，但1942年夏季因为海军要求各厂统一次型号命名法，而以连续两位数（前面的数字表示机体的修改次数，后面的数字表示发动机的换装次数）表示，故先前的一号一型/一号二型改称为一一型/二一型，暂称为"二号零式战斗机/二号零式战斗机改"的新型零式战斗机，之后则依此规则定名为三二型/二二型。随着战局演进在零式战斗机上的变更细节增加，军方为避免混淆而规定在两位数字之后以甲/乙/丙之类的追加序号表示武装与装备的变更。因两位数字分别表示不同的改装状态（即二一型并非第二十一种零式战斗机改型、五二型并非第五十二种零式战斗机改型…），故正确念法为按照字面的"二一型""五二型"而非"二十一型""五十二型"。
如下所示，伴随着改良的型号、发动机、主翼型态、各类装备的变迁。虽然大致按照时间与系列演进，但也有例外。例如事实上四一型的规划与五二型是处于同一时期、而"二二型"型号在"三二型"之前，实际上却是保留三二型发动机但将机身换而二一型组态、在三二型之后的改型。另外受限于表格的表现能力，无法将所有时期各生产厂商甚至前线改装的全部改装细节都完全网罗：如五二型乙机鼻内7.7mm机枪与13.2mm机枪并存的状态、或前线将五二型丙列为标准装备的武装或防弹装备又卸除的作法…等。
| 发动机 | 型式 | 主翼 | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 荣一二 | 一一 | 无折叠翼端 | |||||||||||||||
| ↳ | 二一 | → | 四一 (仅存计划中) | 可折叠翼端 | |||||||||||||
| 荣二一 | ↳ | 三二 | 切尖短展翼端（方型） | ||||||||||||||
| ↳ | 二二 | → | 二二甲 | 可折叠翼端 | |||||||||||||
| 荣二一 荣三一甲 荣三一乙 |
↳ | 五二 | → | 五二甲 | → | 五二乙 | → | 五二丙 | → | 六二 | 切尖短展翼端（圆型） | ||||||
| 荣三一 | ↦ | 五三 | → | 六三 | |||||||||||||
| 金星六二 | ↳ | 五四 | → | 六四 | |||||||||||||
| 装备 | 九九式一号机炮 | 九九式二号机炮 | 20mm机炮之型号 | ||||||||||||||
| 60发 | 100发 (弹鼓供弹) | 125发 (弹链供弹) | 每门20mm机炮弹药量 | ||||||||||||||
| 九七式7.7mm机枪 | 三式13.2mm机枪 | 副武装 | |||||||||||||||
| 无防弹装备 | 具备防弹装备 | 防弹装备 | |||||||||||||||
| 仅能挂载小型炸弹 | 250kg | 500kg | 炸弹挂载能力 | ||||||||||||||
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零式战斗机原型机，前两架使用三菱自产的“瑞星”一三型发动机，离升输出780匹马力，定额高度输出800匹马力（稍后在受测阶段中提高至875匹马力），初期采用双叶螺旋桨，在测试中更换为三叶可变螺距螺旋桨。原型机于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一二型发动机（一级一速增压，定额高度输出950匹马力）。[注 4]
由于三菱瑞星引擎表现不如预期，从零式战斗机三号原型机后更换为中岛荣发动机，搭载了荣一二型引擎的试制零式战斗机在后续审查一举达成了几乎所有项目的性能指标，发动机的争议自此拍板定案。加入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。
1940年7月，从9号机后的15架零式战斗机一一型进驻中国汉口机场，最终有40架零式战斗机一一型进驻当地，在汉口当地调整后正式命名为“零式一号舰上战斗机一型”，简称零式战斗机一一型；虽然定名叫舰上战斗机，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，实际定义上是偏向普通战斗机。
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。8月19日,12架零式战斗机一一型为30架轰炸重庆的九六陆攻护航，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。9月13日，13架零式战斗机在诱战失败准备回航之际，突然收到中国空军的I-15和I-16准备降落的消息，渴望实战的日军零式战斗机机群立即折返回战区攻击中国战机。由于双方机种性能已达世代级数差距，中国空军人员训练与后勤条件亦不如人，经历一番苦斗之后蒙受惨重损失而却战果甚微。日方宣称击落27架中国战机而己方无一损失（此次出战的中国空军为25架I-15与9架I-16，有24架中弹或是遭击落，虽然实际数字有些微出入，仍不改其压胜结果)。
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。当时仍为航空委员会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。
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自此型号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，成为真正的舰上战斗机。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，崛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，以利于舰上作业。此型号称为零式战斗机二一型，也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2,821架，可说是太平洋战争前期的当家台柱。那时的同盟国因准备不足，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"Zeke"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。
| 正式名称 | 零式舰上战斗机二一型 |
|---|---|
| 机体编号 | A6M2b |
| 全宽 | 12.0m |
| 全长 | 9.06m |
| 全高 | 3.5m |
| 机身空重 | 1,680 kg |
| 机身全备重量 | 2,674 kg |
| 发动机 | 荣一二型（950匹马力） |
| 最高速度 | 533.4 km/h（高度4,200m）注1 |
| 爬升速率 | 6,000米7分28秒 |
| 俯冲限制速度 | 629.7 km/h |
| 续航距离 | 3,350 km（挂载副油箱）／2,222 km（机内燃油） |
| 武装 | 翼内20毫米口径九九式机炮x 2（携带弹药各60发）注2 机首7.7毫米口径机枪x 2（携带弹药各700发） |
| 炸弹挂载 | 30kg或是60kg炸弹x 2 |
注1：主翼外板增厚之后的数据。刚开始量产时之机型同高度最高速度509.3 km/h。
注2：后期生产型改良弹鼓将弹药备量增加到每门100发
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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60千克之故而使重心前倾，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螺旋的友善特性消失，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岛战役，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。[注 5]
零式战斗机三二型的产量因此仅停留在343机程度。这也促成了长程化"零式战斗机二二型"诞生的契机。
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。
零式战斗机三二型的翼内炮仍是九九式一号炮，但改良弹鼓将炮弹基数增加至100发。
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。
零式战斗机二二型的后期生产型改用加长炮管的九九式二号炮，此谓零式战斗机二二型甲。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。
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。在美军持续换装新型战机的同时，日本海军却只能继续使用性能已开始显得落伍的二一／三二／二二等各型零式战斗机。在后继机种迟迟不来的情形下，海军不得不继续进行零式战斗机的改良，其成果即为零式战斗机五二型。本型号归纳了以往作战之经验，在各阶段改型中逐步强化机身结构以及加装防弹装甲与自封油箱，并换装了新型的九九式二号炮，在火力以及后勤上皆有稍作改善；由于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（日文：単排気管。意即"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水平最高时速提高至565km/h，更重要的是俯冲限制速度提高至666.7km/h。
早年依据设计者堀越二郎与日本海航空战王牌坂井三郎等"权威人士"之证词得知，因为设计变更、重量增加的缘故，零式战斗机五二型在飞行操作上不若零式战斗机二一型轻巧，因此战后数十年始终流传“零式战斗机五二型逊于二一型”之说。[注 6]但在90年代后渐增的其他驾驶、地勤之大量证词文献以及复原机试飞报告显示，事实上随着当时战局演变、前线参战者反而普遍欢迎改善俯冲、提高滚转率、速度提高与增加20mm炮弹药基数之新型零式战斗机。
零式战斗机五二型之恶评，事实上是掺杂失速特性不佳的零式战斗机三二型或后期过重的五二型丙各型的刻板印象，实际上就均衡性而言反倒是五二型为佳。其中又以提高俯冲速限的五二型甲与局部提升武装／防御的五二型乙较获好评。真正造成零式战斗机后期型印象不佳的背景因素，乃肇因于零式的引擎马力没有美军引擎来的大，造成美军的F6F可以在急速俯冲下摆脱零式的追击。零式战斗机二一型的好评除了操控轻巧以外，另一重要原因就是开战初期的盟军战斗机无论在爬升率或回旋性能上都远逊于零式，且盟军对零式战斗机的认识不足又使用了错误的战法，造成零式战斗机初期在太平洋与中国战场势如破竹。
改良的零式战斗机五二型于1943年8月试飞成功，并快速量产投入当时重建的日军航舰部队，但是在马里亚纳海战证实了此型机种的改良幅度不足以应付当时美军航舰上部署之新型F6F地狱猫战斗机。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式战斗机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，原属应急的零式战斗机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，使其成为零式战斗机系列中产量居冠者。
| 正式名称 | 零式舰上战斗机五二型 |
|---|---|
| 机体编号 | A6M5 |
| 全宽 | 11.0m |
| 全长 | 9.121m |
| 全高 | 3.5m |
| 主翼面积 | 21.30平方米 |
| 机身空重 | 1,876 kg |
| 机身全备重量 | 2,733 kg |
| 发动机 | 荣二一型（离陆输出功率1130匹马力） |
| 最高速度 | 565 km/h（高度6,000m） |
| 爬升速率 | 6,000米7分1秒 |
| 俯冲限制速度 | 666.7 km/h |
| 续航距离 | 发动机全力输出30分＋2,560 km（加挂副油箱状态下） |
| 武装 | 翼内九十九式二型20mm机炮x 2（携带弹药各100发） 机首7.7mm机枪x 2（携带弹药各700发） |
| 炸弹挂载 | 30kg或是60kg炸弹x 2 |
1944年10月起新出厂的零式战斗机五二型将机翼蒙皮增厚2mm，提高俯冲速限至740.8km/hr，并将机炮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。
为进一步增加火力，在零式战斗机五二型甲的基础上将机首右侧机枪由7.7mm口径九七式机枪改为13.2mm口径三式重机枪，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45mm防弹玻璃，并将座椅后方的8mm防弹钢板列为选用套件。
自此型号开始，一向予人脆弱印象的零式战斗机在遭受美军连装重机枪一次连射后没有起火或爆散、尚能保存驾驶性命的纪录与生还驾驶证言开始增加。[注 7]
改任佐野荣太郎为设计师。零式战斗机五二型丙把当时已近乎是"无效火力"的九七式轻机枪取消，而把13.2mm的三式重机枪增至三挺（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；但增设的装备令零式战斗机的空重暴增至1,970kg ，笨重的机身也导致零式战斗机五二型丙的机动性不如早期的零式战斗机二一型。
设计群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六二型发动机（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三一型发动机。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，就是径自拆去翼内的机枪和防弹钢板当成先前的五二型甲／乙使用。也因此零式战斗机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者[注 8][注 9]。
本型是与五二型并行开发的型号，即是将五二型的荣二一引擎换装性能更好，具备甲醇／水混合液喷注加力装置的荣三一型发动机（输出功率1,300匹马力），并装设自封油箱的型号；理论上在更换动力、改善防护后会增强零式战斗机的生存性，且极速也会有效恢复至五二型最初标准；配合荣系列较低油耗表现，海航原先规划可在1944年中获得一款在航程与性能都可以接受的舰载战斗机。
会出现五三型提案，是因为帝国海军雷电战斗机与紫电战斗机在1944年时开发期程延宕，前线需要较为理想的垫档过度机种；虽然帝国海军让本型号的优先度上调，但所有决策单位始料未及的是发动机和自封油箱却也都开发延宕，导致五三型无法即刻投产，也无法赶上1944年10月在菲律宾爆发的莱特湾战役。军方只好先搁置五三型开发及生产转换作业，将产能优先配给五二型系列，开发也因此牛步化。等到重新评估下一型号零式战斗机生产作业时，五三型与五四型系列同时被列为后续开发项目，待荣三一引擎稳定性总算可接受进入量产时，日本已经投降[注 10]。
虽然三菱在生产序号统计中有五三型的存在，但因发动机缺陷，战斗单位实际领取的多半是砍掉注水加力装置的简装版：荣三一甲／乙型（输出功率1,150匹马力前后）；“正牌”的荣三一型引擎零式战斗机五三型实际交机数量至今在研究者考据中仍高度存疑数量规模。
虽然荣三一型发动机的研发不顺利，但是在五三型计划中配合的零式战斗机防护装置成果已小有所成，这些设备随后在1944年中后期量产的五二型后续衍生型号中逐步实装，略为提升零式战斗机驾驶员生存几率。
以零式战斗机五二型丙为基础改进而成的战斗轰炸机型，亦称"零式爆战"。
主要变更点为：
- 将机腹中线下的副油箱挂架改为500千克炸弹挂架。
- 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。
六二／六三型在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[注 11]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、空重状态却以2,150千克的纪录，更进一步超越先前五二型丙，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。[注 12]
在战争末期这等性能水准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机。日本在二战后在琵琶湖找到一架零式战斗机六三型，现陈列在京都。
除了一般舰载机款式以外，为了应付东南亚战场无法取得足够的前线野战机场（日军工兵部队建设机场速度过慢）因此海军将零式战斗机安装浮筒充当水上战机使用，这款衍生型称为二式水上战斗机；另外日本本土也有为了训练零式战斗机驾驶员而制造出的双座型零式战斗机（零式练习战斗机）。
除了量产型以外，战争末型因为新型机不足因此零式战斗机也有被前线部队做野战修改以应付前线需求的状况。例如在机身内安装一门20mm倾斜式机炮的零式夜间战斗机（零式夜战）；另外也有测试在翼上装载30mm机炮的测试款，但这款测试战机并未参加实战。
1943年，横须贺第一海军航空技术厂曾将涡轮增压试装在两架A6M2身上，并取名为A6M4，但遭逢一连串的失败后，计划不了了之。
- 零式战斗机五四／六四型（A6M8）
三菱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压榨马力试验、成熟的末期版“金星六二型”发动机。拥有1500马力的定额输出，甚至在经过调校后离升马力能达到1560匹马力的水准。[注 13]
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准），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三式重机枪。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准。改装计划一度顺利到进行了改装扳机电门令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动力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，命名为零式战斗机五四型。预定量产化后将称之为零式战斗机六四型。
1945年4月，生产出了首架A6M8。飞行测试发现燃料和化油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。但就在开始进行生产计划时工厂被炸，接着日本当局宣布投降。
| 正式名称 (预定) | 零式舰上战斗机六四型 |
|---|---|
| 机体编号 | A6M8 |
| 全宽 | 11.0m |
| 全长 | 9.237m |
| 全高 | 3.57m |
| 主翼面积 | 21.30平方米 |
| 机身空重 | 2,150 kg |
| 机身全备重量 | 3,150 kg |
| 发动机 | 金星六二型（离陆输出功率1500匹马力） |
| 最高速度 | 572.3 km/h（高度6,000m） |
| 爬升速率 | 6,000米6分50秒 |
| 俯冲限制速度 | 740.8 km/h |
| 续航距离 | 发动机全力输出30分＋1200 km（加挂副油箱状态下）[注 14]／850 km（机内燃油） |
| 武装 | 翼内九十九式二号四型20mm机炮x 2（携带弹药各125发） 三式重机枪x 2（携带弹药各250发） |
| 炸弹挂载 | 30kg或是60kg炸弹x 2 250kg或是500kg炸弹x 1 |
零式战斗机曾在第二次世界大战初期产生零式战斗机神话，被视为不可能被击败的无敌战机。这个神话的产生源自多种因素。
- 西方国家当时普遍不相信一个东方国家制造的战斗机性能可以达到一个超过他们想像的水准。
- 虽然陈纳德已把有关零式战斗机的性能情报交给美国，但却未受到美国军方重视。[注 15][6]
- 初期与零式战斗机遭遇时，飞行员普遍使用错误战术，以及受到经验不足的影响。而这也与盟军将太平洋战区视为次要战区的态度有关。
- 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。
1942年6月3日，一架由龙骧号航空母舰起飞去攻击阿留申群岛的零式战斗机二一型，因发动机故障而在阿克丹岛迫降不幸翻覆，飞行员古贺忠义死亡但飞机本身却奇迹似地无甚损伤。五周后被美国人发现，1942年8月该机被送往圣地亚哥北岛基地做了一系列的飞行测试，结果发现：
- 非常低的翼负荷、失速特性良好、低速下的操控反应极端灵敏。这是由于航舰起降安全所需，并基于当时日本极端重视水平回旋能力的思想所致。以上诸多特性成就零式战斗机极为优异的水平面回旋能力。无论回旋半径或是回旋率，都超越盟军当时参战的主力机种。该机优异的水平面回转能力，令盟国飞行员很难从后紧贴零式的航道从而获得开火机会；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。
- 相较于同时期战机相比不可思议的极远航程。
- 中高度以下良好的爬升率。瞬间爬升率几乎媲美特技机。即使被咬尾，一两个翻飞后就可能将情势逆转从而反咬敌机。
- 作为舰载机而言，相当良好的全向视野。[注 16]
- 以同时期的战机而言算是比较早搭载20mm机炮的机种。对早期防弹相关设备不完备、结构也并不强韧的各国战机而言，该口径等级的火力非常具有威吓性。
而且将单发轻型战斗机击落四发重型轰炸机的可能性大大提高。
这等火力是同一时期较零式战斗机更为机敏，但武装只有两挺机枪的一式战‧隼所难以迄及的。 - 太平洋开战当时，以空冷引擎搭载机而言非常干净漂亮的气动外形，以及相当低的阻力。（阻力系数0.0234、综合阻力面积0.525㎡）
这不仅利于以较低马力达成较高速度，对巡航的燃费经济性也有好处。 - 初始加速性在开战初期仅次于日本陆军一式战而胜过几乎所有对手。面对极速高于自己的对手，也往往有机会在对方达到高于自己的速度之前将之捕捉并击落。
- 因为设计上要求低翼负荷，飞机重量必须刻意降低，导致结构强度不足以适应高速下大幅度动作产生的应力，原型2号机便遭遇俯冲超限翼梁与主翼外板无法承受负荷导致结构解体的情形，这问题在量产机上仍有类似状况。虽然日军很早就知道问题，也试图对机体结构进行强化修改，然而零式战斗机与西方国家战机相比高速俯冲下强度与操控性弱于对手的问题自始至终就没有获得实质上的解决过。另外，结构强度不足同时也更为恶化零式战斗机本身差劣的抗战损能力。
- 日本的发动机技术不如其他航空先进国，使得零式战斗机的飞行性能必须靠近乎偏执地削减机体重量来达到，恶化前一点提到的结构强度、防御力问题。
- 零式战斗机的机翼控制面在低速时反应灵活，提供极佳的低速操控性，但在高速下很难改变控制面的角度，致使综合速度的运动性能反而最差，这问题从大约220mph（354km/h）的空速开始浮现，一旦超过300mph（483km/h）的空速后，操纵杆需要施加非常大的力量方能移动。依据某些零式战斗机驾驶员的实战证言，超过500km/h时的拉杆力大到需要双手加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劣于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的程度。
- 无线电通信品质不佳，有驾驶们为了减轻重量会干脆拆掉无线电改用手势沟通；无论是前者或后者皆缺乏灵活、即时且精确指挥中队执行团体战术的能力。
- 油箱缺乏防护及抗燃设计，驾驶座对枪炮子弹可说是毫无防护力。[注 17][注 18]
- 战争后期，美国已找出抗衡零式的战法，以一击脱离或“萨奇剪”等编组方式取代单纯的循环缠斗，让俯冲速度不佳、滚转率差、缺乏可靠无线电、防护能力又差的早期零式战斗机难以与之抗衡[注 19]
- 早期零式战斗机的99式20mm机炮的炮口初速低导致有效射程短、贯穿力不足，弹道弯曲又散射，连射性也差，实际上有效射程比美国的0.50吋重机枪还短得多。
加上弹药基数少（早期型的九九式一号炮每门只有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。而一旦20mm炮耗尽，飞行员就只能依靠机首的7.7mm机枪，偏偏此枪口径与威力太小，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。而7.7mm机枪与20mm机炮两者的弹道与初速亦相差甚远，除非抵近至百米以内距离开火，否则枪炮齐发时两者只有其一能命中。这对新手飞行员而言很难捉摸射击手感，即使是如坂井三郎之类射击技术超群的老练飞行员，对九九式一号炮差劲的性能也仍是多所抱怨。
中后期型零式战斗机改搭载提高初速藉以改善贯穿力和弹道特性的长炮管型九九式二号炮，弹药基数也经历了两次提升（60→100→125 )，飞行员们欢迎这项改变，但发现在零式战斗机上使用新款机炮射击时弹道发散的问题依旧严重。这是肇因于零式战斗机主翼结构太弱导致抗挠性也差，在承受机炮等级的后座力时无法将炮身稳定，因此导致弹道发散问题。虽然零式战斗机在改进途中曾试图强化主翼，但高初速的九九式二号炮也增加了后座力，两相抵销之后此问题直至最后依然无解。[注 20]
- 大日本帝国海军航空队
- 掳获机，抗战期间的1941年11月26日，一架原本属于台南航空队的零式战斗机二一型于广东省雷州半岛被中国士兵掳获，该机随即被运往柳州做修理并在机翼底部涂上青天白日国徽，完成后交由飞虎队作飞行测试，之后被送往美国，另外于二战结束时在台湾缴获，1948年福建省政府从台湾运了一架零式战斗机五二型战斗机和一架零式教练机到马尾，于工业学校作教材或研究用，1949年被解放军接收
- 中国共产党
- 掳获机，1945年10月，东北民主联军从日本人手上得到3架已损坏的A6M3，修理后可使用并作为航校教材，还有从福建马尾得到零式战斗机五二型战斗机和教练机各一架
- 掳获机
- 印尼空军
- 泰国皇家空军
- 掳获机
- 掳获机
- 虎！虎！虎！：1970年由美日合拍以偷袭珍珠港作为题材的电影，当中的零式战斗机以美国T-6德州佬式教练机改造。
- 中途岛海战 (电影)：1976年以中途岛战役为题材的电影，同由美日合拍的，被视为“虎！虎！虎！”的姊妹作。
- 珍珠港 (电影)：2001年电影，当中使用了一架还能飞的零式战斗机二二型，可惜机型与涂装均与史实不符。
- 核子母舰遇险记（The Final Count Down）：1980年电影，两架为珍珠港作战做准备工作的零式战斗机遭遇了两架从穿越时空的尼米兹号航空母舰上起飞的VF-84中队的F-14雄猫式战斗机。一番周旋后两架零式均被F-14用M61火神式机炮与AIM-9响尾蛇导弹击落。
- 零式战斗机燃烧：一则描写零式战斗机飞行员与该机种研发到没落的故事，故事影射空战王牌杉田庄一。
- 零式战斗机之命运：原海军战斗机飞行员坂井三郎的空战记录。
- 零式战斗机：原海军飞行员奥宫正武与开发者堀越二郎的作品。
- 转动历史的时刻：零战设计者所见的悲剧：NHK纪录片。
- 零之使魔：主角平贺才人使用的战斗机（动画中该机种为零式战斗机52型）。
- 音速雷击队：当中以零式战斗机为主角携带樱花的一式陆攻护航。
- 最后的战斗机：主角掳获敌军王牌飞行员之后，后面讲述一段对零式战斗机的见解和其弱点，让主角不知所措。
- 风起了：宫崎骏所导演的动画电影，剧情为混合改编了零式舰上战斗机设计者堀越二郎的故事、以及小说家堀辰雄作品《风起了》的内容。
- 永远的0：百田尚树的文学作品，故事背景为二次世界大战，书中主角及其同僚多驾驶零式战机。原著改编的永远的0映画版于2013年12月21日在日本公开放映并创下票房佳绩。
- 宇宙战舰大和号系列：主角古代进所驾驶的机体为Cosmo.Zero，简称为零式战斗机。
- 舰队收藏，作为航空母舰的数值化“武器”登场
- 联合舰队司令长官山本五十六
- 荒野的寿飞行队
- 决战中途岛
- 战舰世界闪击战
- 钢铁之翼
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