掘越二郎選用了三菱瑞星13型14缸875馬力發動機。這架試驗型飛機代號為“12試艦戰”，於1939年3月16日在名古屋工廠制成出廠，4月1日正式試飛。經過壹系列試飛，日本海軍給新飛機編號為A6M1型。後來飛機改裝中島的“榮”14缸氣冷式950馬力發動機，編號為A6M2型。
1940年7月21日，15架A6M2型戰鬥機在橫山保上尉及進藤三郎上尉率領下，編成兩個中隊，飛往中國。7月31日，日本海軍正式采用“12試艦戰”。因為這壹年是日本紀元 2600年，為紀念這個年份，新飛機被命名為“零”式艦載戰鬥機。
在太平洋戰爭頭兩年，“零”式戰鬥機性能超過盟軍各種戰鬥機。“零”式A6M2戰鬥機最大時速高空為534公裏。海平面為454公裏，航程達3000公裏。當時其它國家同類飛機多數僅裝備12.7毫米機槍，最高時速約500公裏，航程多在1000公裏以內。
“零”式的優異性能引起了盟國的驚恐，為了弄清日本人怎麽會在工業基礎比較薄弱的情況下，制造出性能這樣突出的戰鬥機。美國軍方在阿留申群島上的壹個無人小島上繳獲了壹架被迫降的“零”式戰鬥機，對其結構進行了分析研究。
1943年3月，盟軍在中太平洋的吉爾伯特群島登陸。空戰中，性能優異的F6F“惡婦”式戰鬥機登場。該機時速594公裏，裝12.7毫米機槍6挺，其作戰性能優於“零”式。特別是該機結構非常牢固，中彈與墜毀的比例為9比1，成為“零”式飛機最厲害的對手。而P-51“野馬”戰鬥機的出現，更使“零”式雪上加霜。從此，“零”式失去了昔日不可壹世的威風。
掘越二郎拼命研制“零”式戰鬥機的後繼機“烈風”但很不順利，飛機不是被損壞就是被炸毀，還沒能來得及使用，日本就投降了。在二次大戰期間，“零”式飛機總計生產10000架以上。隨著日本侵略者的慘敗，橫行壹時的“零”式戰鬥機和它的設計者掘越二郎，壹起退出了戰爭舞臺。