零式战斗机是日本飞机设计的重要里程碑，它实现了多个第一，如首次采用全封闭可收放起落架，电热飞行服，大口径机关炮，恒速螺旋桨，超硬铝承力构造，大视界座舱和可抛弃的大型副油箱等设备。

零式战斗机设计成功一个关键因素是日本住友金属有限公司（Sumitomo Metal Industries Limited）当时合成了一种超级铝合金，日本称50岚金属，这种铝合金比钢还硬，因为有了这种金属零式设计时就采用了很细的飞机框架，并且敢于在上面钻孔减重，此外铆钉尺寸也非常小，在能保证战机强度的情况下大大减轻了飞机重量，如果没有住友金属的这种铝合金，零式是根本生产不出来的。因为有了超硬铝合金，对飞机主桁梁进行革新，其抗拉强度好，耐疲劳强度更好，而且机体重量极轻。

零式采用了950马力的中岛“荣”12星型气冷发动机，虽然相比于欧美同期产品并不出众，但由于机体较轻，空重（21型）仅1680千克，时速达到了533千米/小时。零式的性能优势最大来源就是轻，翼载极小，完全弥补了发动机动力的不足，而且保证了2200公里的超大航程。同时由于轻，零式还获得了非常快的爬升速度：每分钟900米。

完全超越了同期如F2A、F4F、P-40、喷火等欧美战斗机，其低速格斗能力与转弯半径都优于同期欧美战斗机，令盟国飞行员很难从后接近零式的航线从而获得开火机会；反之，零式战斗机出众的回旋能力令零式战斗机在初期的近距离空战中经常处于优势。零式战斗机对搭载空冷发动机的战斗机而言拥有非常干净漂亮的气动外形，并且拥有相当低的阻力，这不仅利于用较低的发动机功率获得较高速度，对节约燃料也有好处。可是，零战对飞行员防护不足，油箱易被点燃，机身强度差等缺陷在二战中后期体现出来。面对愈加强大的敌人：p51野马，喷火，f6f地狱猫等盟军飞机，零式走向了没落，也代表日本帝国的没落。

零式战斗机装备了2门九九式1型20mm机关炮，以及2挺九七式7.7mm机枪。20mm机炮每门携弹60发、7.7mm机枪每门携弹300发，火力大大超越了日军原来装备的的九六式舰战，也超越了同期欧美战斗机的火力。

对于与早期防弹不完备、结构也并不坚固的欧美战机而言，20mm航炮的火力非常可怕。而之后零式生产型改用加长炮管的九九式2型机关炮，提高了穿透力、弹道特性与射程。