据说这就是古贺的 A6M2，涂上了美军标志，珍珠港后，美军把机徽中的红点去掉，以免与日本机徽混淆
左图：古贺的零式在奥兰多修复并喷上美军的机徽 右图：美国人正在测试古贺的零式
美国人找出了零式的缺点，本土的测试报告迅速传送到太平洋战场的一线单位，这些宝贵的信息帮助沮丧的美国飞行员改进战术立足现有装备最终击败称霸太平洋上空 6 个月之久的零式。A6M2 的优势被美军的新战术和新装备抵消了。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。战争的最后一年里，这些陈旧的 A6M2 大多被改装成神风特攻机与狂热的飞行员一起玉碎了。
A6M2-N 2 式水上战斗机 11 型
1940 年秋，预料到不久将与美国开战，日本海军发出了单座水上战斗机 15 试的招标书。这种水上战斗机主要用途是掩护两栖作战，而且不需要跑道，因为那时日本陆军航空队的工兵规模很小、缺乏装备，无法在新占领的土地快速建造野战机场。为此川西飞机公司马上开始了他们的 N1K1（强风）计划，但是在与美国开战前（珍珠港）无法完成。日本海军于是命令中岛飞机公司在三菱 A6M2 基础上研制水上战斗机。
A6M2-N 以 A6M2 11 型为基础，因为 A6M2 11 型没有折叠翼尖
A6M2 水上型在 1941 年 2 月开始研制，以早期 A6M2 11 型为基础，去掉可收放起落架，机腹下安装了一个巨大的中央浮筒，以坚固的 V 型支柱作支撑。外段机翼下安装了辅助浮筒。保留了 A6M2 标准的发动机和军械。由于巨大的浮筒影响安定性，所以增加了尾舵面积，并安装了腹鳍，另外在浮筒里增设了附加油箱，以抵消气动阻力增加和不能安装机腹副油箱而缩减的航程。新飞机型号定为 A6M2-N。
注意 A6M2-N 尾部的变化：一是尾舵一直延伸到底端，二是尾部底端增加了腹鳍
1941 年 12 月 7 日，太平洋战争爆发第一天，首架 A6M2-N 原型机首飞成功，海军将此飞机定型为海军 2 式水上战斗机 11 型，1942 年 4 月，第一架生产型 A6M2-N 交付使用。所罗门之战中，A6M2-N 首次投入战斗，兰克.麦考伊上校的情报小组给 A6M2-N 分配代号“RUFE”。一些 A6M2-N 最初部署在图拉吉，对第 11 轰炸机团的 B-17 造成严重损伤，但是在美军登陆瓜岛后被尽数摧毁，另外阿留申群岛战役中也使用了 A6M2-N。
1943 年 7 月 12 日，基地在马绍尔岛的 803 航空队正在执行舰队护航任务，翼下挂载两枚 60 公斤反潜炸弹
尽管装有累赘的浮筒，A6M2-N 仍然能把试图与之缠斗的盟军飞机击落，有记录显示 A6M2-N 甚至击落过强大的 P-38 闪电。A6M2-N 曾出现在整个太平洋战场，在太平洋战争后期日本海军收缩防御时，A6M2-N 就敌不过盟军的新型战斗机了。后来这种过时的水上飞机被用来训练川西 N1K1 强风水上战斗机的飞行员，基地设在日本本州琵琶湖，偶尔这种飞机也执行本州防空截击任务。1941 年到 1943 年 9 月间，中岛小泉工厂一共生产了 327 架 A6M2-N 水上战斗机。
1943 年 5 月 27日，加鲁特岛的日本水机基地
A6M2-K 零式练习战斗机
A6M2-K 是 A6M2 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。
注意机徽后的一条阴影，这就是机身上附加的垂直安定条。由于零式结构的原因，A6M2-K 在安装第二个座椅时无需对机体进行大的改动
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 A6M2-K，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 A6M2-K 还被改为拖靶机，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。
A6M2-K 前座舱是敞开式的，有些涂成了醒目的橙色
A6M3 零式舰上战斗机 32 型
1941 年，A6M2 开始安装 1,130 马力的荣 21 型发动机，这种型号称为 A6M3。与早期的荣 12 型的单级增压器相比，荣 21 型安装了双级增压器，新发动机长度增加，导致机头整流罩外形改变，机身防火板向后移了 20.3 厘米，这样机身油箱容积由 98 升减少到 60 升，为了弥补机身油箱容积的损失，在这个型号中首次装备了副油箱，A6M3 可以在机腹下挂载一具 330 升的可抛式副油箱。1941 年 6 月，A6M3 首飞成功。
A6M2 21 型与 A6M3 32 型的机鼻对照
日本海军赋予 A6M3 的正式名称是零式舰上战斗机 32 型。从第 4 架 A6M3 起，20 毫米航炮的弹药从 60 发增至 100 发，不久后为了简化生产与维护，取消了折叠翼尖和副翼调整片配平机构，这样翼展减小到 11 米，翼面积减少到 21.5 平方米。飞行员发现这些有新机翼的 A6M3 最大平飞速度稍有增加，机动性和爬升率都比不上老式的 A6M2，但是俯冲速度更高、高速时副翼控制效率更好，滚转速度更快，高速机动性有所提高。三菱生产了 343 架 A6M3 32 型，中岛的小泉工厂也生产过 A6M3 32 型，数量不明。
A6M3 32 型的主要特征就是平直的翼尖
1942 春末，数量有限的 A6M3 部署在新几内亚/所罗门地区，准备支援入侵澳大利亚的行动。由于它有着平直的翼尖和形状不同的发动机罩，盟军一开始以为这是一种全新的战斗机，法兰克.麦考伊上校的情报小组给 A6M3 分配代号“HAP”,后来又改成“HuMP” 当盟军最终认识到这种飞机是零式的改型时，代号又改为了“ZEKE 32”。