Во время отвлекающей операции японцев на Алеутских островах в июне 1942 г один А6М2 совершил вынужденную посадку на острове Акутан и стал трофеем американцев. Самолет перевезли в Сант-Диего, где он был восстановлен и испытан, дав союзникам исчерпывающую информацию о характеристиках "Рейзена". Все полученные на испытаниях данные - сильные и слабые стороны - были тут же направлены в боевые части, что позволило отработать эффективную тактику борьбы с японскими истребителями.
В Японии тем временем Мицубиси вместе с флотом прилагали усилия, чтобы поднять боевые возможности "Рейзена". Если на малых высотах А6МЗ мог все еще успешно вести бой с истребителями союзников, то на средних и больших высотах преимущество безусловно переходило "Корсарам" и "Лайтнингам".- Два А6М2 были модифицированы на арсенале флота в Йокосуке в вариант А6М4 с турбокомпрессором для двигателя "Сакае". Но отладить работу мотоустановки не удалось. В результате флот решил до разработки нового истребителя Мицубиси А7М "Penny" запустить временно в серию А6М5 без турбокомпрессора, но так как разработка А7М задержалась, производство "Рейзена" продолжалось до конца войны.
Главным недостатком "Рейзена" в боях против истребителей союзников была невысокая скорость пикирования. Чтобы улучшить пикирующие характеристики самолета, на 904-м А6МЗ в августе 1943 г было установлено крыло с усиленной обшивкой, общим размахом 11 м и площадью 21,3 м>2. Вооружение А6МЗ из двух 7,7-мм пулеметов "тип 97" и двух 20-мм пушек "тип 99 модель 2 марка 3" осталось и на новом варианте истребителя. Двигатель остался "Сакае"-21, но патрубки стали реактивного типа. Хотя взлетный вес истребителя возрос на 190 кг, А6М5 имел большую скорость, чем А6МЗ "модель 32" - 560 км/ч, а на пикировании - 660 км/ч. А6М5 был запущен в серию под обозначением "палубный истребитель морской тип 0 модель 52", а осенью 1943 г он появился в составе боевых частей. Хотя характеристики нового варианта "Рейзена" позволяли ему вести бой с менее маневренным "Хеллкэтом", последний за счет лучшей живучести и бронезащиты пилота, а также более мощного вооружения, всегда имел преимущество над японским истребителем с переоблегченной конструкцией.
В конце 1943 г была выпущена модификация А6М5а, поступившая в серийное производство на сборочных линиях Мицубиси и Накадзимы в марте 1944 г. Самолет отличался вновь усиленной обшивкой крыла, позволившей поднять скорость пикирования до 735 км/ ч. Пушка "тип 99 модель 2 марка 3" с магазинным питанием была заменена на ее вариант "тип 99 модель 2 марка 4" с лентой на 125 снарядов. Вскоре вслед за А6М5а "модель 52А" в серию пошла модель А6М5Ь, на которой попытались избавиться от двух основных недостатков "Рейзенов" - отсутствия бронезащигы и протектирования баков, а также усилить вооружение. На А6М5Ь установили лобовое бронестекло, топливные баки были оборудованы системой пожаротушения, а один из фюзеляжных 7,7-мм пулеметов был заменен на 13,2- мм пулемет "тип 3". Хотя А6М5Ь был, пожалуй, лучшей версией "Рейзена", использовавшейся в боях, его дебют был крайне неудачным: в составе 3-го кокутая палубной авиации он участвовал в сражении у Филиппин, где "Хеллкэты" устроили японским истребителям настоящее избиение .