Для управления первым прототипом к штурвалу необходимо было прикладывать значительные усилия, на втором прототипе этот недостаток устранили. После необходимых испытаний второй прототип 25 октября 1939 гола был принят комиссией ВМФ. В конце октября 1939 года провели испытания вооружения самолета. Уже во время первого захода самолет поразил наземную цель площадью 19 м² девятью снарядами из двадцати. Со всех точек зрения новый самолет оказался на редкость удачным.
Третий самолет (первый самолет нуль-серии) получил двигатель Накадзима Сакаэ-12. Под новый двигатель пришлось соответствующим образом изменить мотораму. Кроме того изменения были внесены и в кожух двигателя. Все эти переделки привели к тому, что нарушилась циркуляция воздуха в силовом отделении и двигатель стал перегреваться. Сразу проблему перегрева разрешить не удалось и ее оставили на потом. Кроме того перепроектировали хвостовое оперение самолета: киль передвинули дальше к хвосту, а рули высоты – вверх. Эти переделки уменьшили склонность машины к сваливанию в штопор. В результате длина самолета возросла до 9.06 метров.
Серийный выпуск самолетов организовали на заводе No 3 (Дай-Сан Кокуки Ссйсакусё) в Нагое.
После окончания программы испытаний, длившейся несколько месяцев. 14 сентября 1939 года самолету присвоили официальное обозначение Тип 0 (По правилам, принятым на японском флоте означало, что самолет принят на вооружение в 2600 году по японскому летоисчислению (1940 год от Р.Х.). Чаше всего японцы называли этот самолет Рей-Сен («рей» по-японски «ноль») или Зеро-Сен. Во время войны союзники присвоили самолету кодовое название «Зик» (Zeke). (экспериментальный палубный истребитель A6M1. К этому времени самолет уже совершил 119 полетов и провел в воздухе 43 часа 26 минут.
Вопреки мнению консервативных кругов в Штабе морской авиации, летчики-испытатели из Екосука Кокутай. проводившие опытные полеты на базе Оппама, отзывались о самолете только в превосходной степени. Только 11 марта 1940 года, то есть почти через год после начала испытаний первого прототипа с самолетом произошла первая крупная авария. В тот день из Оппама взлетел на втором прототипе летчик-испытатель Окуяма. В программу полета входила перегрузка двигателя оборотами в режиме пикирования. Во время второго пикирования с высоты 1500 метров до высоты 900 метров под углом 50° вдруг усилился шум, издаваемый двигателем, после чего двигатель взорвался. Самолет развалился на куски, а пилота выбросило из кабины. На высоте 300 метров раскрылся парашют, но летчика вырвало из ремней и он упал в воду. Вероятно Окуяма погиб в момент взрыва, а парашют раскрылся самопроизвольно. Причина взрыва так и осталась до конца невыясненной. Предполагали, что произошел обрыв одной из управляющих двигателем тяг, в результате возникла вибрация, которая привела к разрушению мотора. Катастрофа отсрочила введение самолета в строй на два месяца – с мая на июль 1940 года. Пришлось срочно усилить все тяги управления двигателем.
