Le Mitsubishi A5M Claude entrait juste en service au début de l'année 1937 lorsque la Marine impériale japonaise se mit à la recherche d'un éventuel successeur. En mai, elle avait mis au point un certain nombre de spécifications pour un nouveau chasseur embarqué qui fut envoyé à Nakajima et à Mitsubishi. Les deux entreprises commencèrent leur travail tout en attendant des détails supplémentaires.
Se fondant sur l'expérience de l'A5M en Chine, la marine japonaise envoya ces informations complémentaires en octobre et demanda ainsi une vitesse de 500 km/h à 4 000 m et une vitesse ascensionnelle de 3 000 m en 3,5 min. Ils avaient besoin d'un rayon d'action de 2 heures à puissance normale qui devait monter jusqu'à 6 ou 8 heures en vitesse économique avec des réservoirs supplémentaires. L'armement devait comporter deux canons de 20 mm et deux mitrailleuses de 7,7 mm, et l'avion devait pouvoir emporter deux bombes de 30 ou 60 kg. Tous les futurs Zéro devaient être pourvus d'un équipement radio. Enfin, la manœuvrabilité devait être au moins aussi bonne qu'avec l'A5M, tandis que l'envergure devait être inférieure à 12 m pour pouvoir tenir sur les porte-avions.
Nakajima trouva les nouvelles spécifications ridicules tandis que le chef de l'équipe de Mitsubishi convint qu'elles pouvaient être respectées mais seulement si l'on fabriquait l'avion aussi léger que possible. Ainsi tout fut mis en œuvre pour gagner en poids, les concepteurs firent un usage intensif du nouvel alliage duraluminium.
À l'heure de Pearl Harbor, il y avait seulement 420 Zéros actifs dans le Pacifique. Il furent supérieurs à leurs homologues américains jusqu'en 1943 mais restèrent mortels entre de bonnes mains jusqu'à la fin de la guerre. Plus de 11 000 exemplaires en furent produits grâce à sa facilité de construction.
Conçu pour l'attaque, le Zéro était un modèle de manœuvrabilité, de puissance de feu au détriment de la protection car seules les dernières versions furent munies d'un blindage, malheureusement bien dérisoire. De ce fait, beaucoup de Zéros furent perdus au combat dès que les alliés abandonnèrent le dogfight (combat tournoyant) privilégiant l'appareil le plus maniable, pour le yoyo (manœuvre horizontale ou verticale, consistant à s'éloigner puis revenir pour compenser un taux de virage ou de montée insuffisant ), le dive and zoom ou attaque en piqué puis ressource en binômes favorables aux appareils plus puissants et présentant une plus grande inertie par leur blindage. Un seul coup au but était en général suffisant pour le détruire.
Lorsque les États-Unis maîtrisèrent la technique d'attaque du Zéro, en partie grâce au Zero d'Akutan, de nouveaux avions comme le F6F Hellcat ou le Chance Vought F4U Corsair furent construits, qui surpassèrent le Zéro sur tous les points, sauf en ce qui concernait la manœuvrabilité (aucun chasseur allié contemporain, peut-être à l'exception des soviétiques, n'était plus maniable que lui. Même le Spitfire, probablement le meilleur chasseur moderne dans ce domaine qui lui fut opposé, lui était inférieur). Mais pour corriger ce défaut, il suffisait aux pilotes américains de se rappeler les tactiques efficaces. Ainsi, le rapport de 1 avion japonais abattu pour 1 avion américain passa à 10 pour 1. Le gouvernement japonais ne resta cependant pas statique et de nouveaux avions comme le Kawanishi N1K1-J Shiden (Eclair Violet) « George » et surtout le Nakajima Ki-84 Hayate « Frank » furent d'excellents chasseurs et firent face aux modèles plus tardifs des États-Unis dans un rapport de force désespéré.