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 11 марта 1940 г. при испытаниях на пикирование.

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» N1C (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 «Kara», A6M2 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 Шеннолт - 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.

А6М2 — 27-й серийный самолет

Истребители А6М2 "модель 11" в небе Китая

Истребители "Зеро" на Тайване готовятся к налету на Филиппины

Истребители А6М2 готовятся совершить первый боевой вылет