日本海军在零式舰载战斗机之前，服役的舰载战斗机是九六式舰载战斗机，是三菱重工设计并制造的单翼战斗机，于民国二十六年服役。但是刚开始装备这种战斗机不久，日本海军就着手研发下一代的战斗机了。

民国二十六年五月十九日，日本海军向三菱重工与中岛飞行机株式会社两家公司，提出一个名为“十二试舰载战斗机计划要求书”的设计案。

要求是，新的战斗机为单座舰载战斗机，能在航空母舰和陆上基地起降，用于拦截战斗机和击毁敌侦察机，速度以及爬升力必须高于敌人的高速飞机并可进行拦截，新战斗机的机动性，能和敌人的战斗机进行空战，在普通满载的状态下，发动机最大可续航一个小时等等。

三菱重工内部专门为这个项目，成立了设计小组，其首席工程师是堀越二郎，其设计打败了中岛飞行株式会社，得到日本海军的认可。

民国二十八年三月十六日，设计的首架舰载战斗机原型机诞生，使用三菱瑞星一三型双重十四缸空冷星形活塞发动机，日本海军命名为A6M1。

经过测试，原型机的性能指标比要求略低，日本海军就要求三菱重工在第三架原型机及以后的飞机，更改使用中岛荣一二型双重十四缸星形发动机，并命名为A6M2。

民国三十年的七月二十一日，日本海军把十号到二十四号共十五架零式舰载战斗机，装备了在江城的日本海军航空兵第十二航空战队。

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