Категорическое и, как стало ясно в дальнейшем, дальновидное решение ВМФ установить на самолет пушки, заставило конструкторский коллектив поломать голову над решением этой задачи. Облегченная конструкция самолета была не слишком приспособлена для установки тяжелого бортового вооружения. Наконец решение было найдено – пушки разместили в крыльях, с внешней стороны от узлов крепления шасси. В этом месте крыло было усилено, чтобы выдерживать значительные нагрузки, возникающие при посадке самолета. Благодаря двум 20-мм пушкам японский истребитель стал самым тяжеловооруженным самолетом в мире для своего класса. Первые же бои в небе Китая показали эффективность вооружения самолета. Хватало одной короткой прицельной очереди, чтобы самолет противника падал на землю.

10 апреля был продемонстрирован общий план самолета, а затем и макет будущей машины. Конструкция самолета сразу получила много противников, вокруг машины разгорелись ожесточенные споры. Консерваторы критиковали закрытую кабину самолета, утверждая, что она ограничивает обзор. В кругах, близких к Штабу морской авиации, столкнулись две точки зрения. Автором одной из них был талантливый тактик и летчик-испытатель подполковник Минору Генда. С его мнением всегда считались в высших штабах. Так вот, Генда утверждал, что у истребителя есть только одна главная характеристика – маневренность, которая позволяет ему успешно «крутить карусель». Поэтому маневренность самолета следует покупать любой ценой, даже отказываясь от тяжелого вооружения. Совершенно противоположную точку зрения высказывал подполковник Такео Сибата, который также пользовался значительным авторитетом. Сибата утверждал, что японские истребители и так превосходят в маневренности машины противника. Однако, как показал опыт китайской кампании, ограниченный радиус действия японских истребителей приводил к тому, что японцы не могли воспользоваться своим преимуществом. Истребители не могли сопровождать бомбардировщики и не участвовали в воздушных боях. Китайцы умело пользовались этим и делали с японскими бомбардировщиками все что хотели. Другой важной характеристикой истребителя Сибата считал максимальную скорость. По его мнению даже небольшое преимущество в скорости позволит японским истребителям навязывать противнику выгодную тактику боя. Сибата утверждал, что хорошо обученный пилот, управляя скоростным самолетом, может легко одержать победу над противником, пусть даже у противника будет преимущество в маневренности. Этот спор продолжался на совещании, состоявшемся 13 апреля 1938 года, но согласовать обе точки зрения так и не удалось. Противоречие, раздиравшее флотскую верхушку, стало настолько значительным, что под угрозой оказался сам проект как таковой. Однако Дзиро Хорикоси. представил теоретические расчеты, которые говорили о том, что будущий самолет будет иметь все необходимые качества в достаточной степени. Конструкторскому коллективу сообщили правила 12-го кокутая. сформулированные на основании опыта боев. Их анализ показал. что работы ведутся в правильном направлении. Сборку первого прототипа быстро провели на одном из заводов Мицубиси в Оэ-мачи, расположенном на южном побережье Нагон.

КА-103 – ранний самолет «модель II», из Касумигаура (учебного) кокутай. Самолет целикам окрашен в светло-серый цвет, передние кромки крыла в районе центроплана – желтооранжевые. На капоте двигателя накрашена антибликовая полоса черного цвета.

Тот-же самолет. Хорошо видны створки юбки капота в отклоненном положении и выхлопной патрубок. На боле поздних вариантах с целью улучшения охлаждения двигателя выхлопной патрубок перенесли выше. В корне крыла виден воздухозаборник для вентиляции кабины летчика. Обратите внимание на «солдатики» – механический индикатор выпущенного положения основной опоры шасси, солдатики отчетливо виден на верхней поверхности левой плоскости крыла.

Ранний истребитель «модель II» с бортовым номером «433». Иероглифами ни борту выведен патриотический лозунг, скорее всего самолет – подарок какой-то гражданской организации, типа «Малый театр – фронту!» Все надписи – черного цвета.

Самолет с бортовым номером «3-182» из 12-го кокутай. полоса вокруг фюзеляжи – желтого цвети. Самолет видимо окрашен в два оттенки серого цвета.

16 марта 1939 года – через одиннадцать месяцев после начала работы по 12- Си – прототип самолета был готов. 19 марта его взвесили. Затем провели несколько стендовых испытаний двигателя и планера. Поскольку поблизости от завода не было ни одной взлетно-посадочной полосы, самолет в полуразобранном виде на двух повозках, запряженных волами, отвезли за 40 км на испытательный армейский аэродром в Кагамигахаре. Там самолет собрали и 1 апреля 1939 года за штурвал сел летчик-испытатель Кацудзо Сима. После наземных испытаний двигателя. пробной рулежки и испытаний тормозов пилот совершил пробный подлет. Оторвавшись от земли пилот быстро проверил реакцию машины на рули и совершил посадку. Первый настоящий полет (правда с неубранным шасси) имел место 14 апреля. В полете была выявлена вибрация самолета, которая хотя и была невелика, однако хорошо ощущалась. Главный конструктор был уверен, что причина вибрации кроется в неуравновешенном двухлопастном пропеллере самолета. 17 апреля 1939 года винт заменили на трехлопастный, а в точках крепления двигателя к мотораме поставили резиновые амортизаторы – и вибрация исчезла. Этот трехлопастный винт был первым винтом подобного типа на японских самолетах. 25 апреля состоялся замер максимальной скорости самолета. На высоте 3000 метров она составила 265 узлов (491 км/ч), то есть на 5 узлов (почти 10 км/ч) меньше, чем требовалось. Главной причиной этого был недостаточно мощный двигатель. В то время на английские, американские и немецкие самолеты ставили двигатели мощностью не менее 1000 л.с., в то время как на японском истребителе двигатель не развивал и 900 л.с. 1 мая поступило указание поставить на первый прототип более мощный двигатель Накадзима Сакаэ-12 мощностью 953 л.с. (940 hp – 701 кВт). Пока шла замена двигателя, 18 октября 1939 года в воздух поднялся второй прототип A6M1 с прежним двигателем Мицубиси Дзуйсей-13 и трехлопастным пропеллером. На втором прототипе было установлено штатное вооружение, вообще этот экземпляр предназначался, главным образом, для испытания вооружения.

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.