«Накадзима», «Кавасаки» и «Мицубиси» стали претендентами на производство в 1935 г. одноместного истребителя для японских ВВС. Модель «Накадзимы» отмечалась легкостью и маневренностью. В качестве авианосного истребителя японский ВМФ отобрал «Мицубиси». Три самолета-прототипа «Накадзима» были заказаны и японскими ВВС. Первый поднялся в воздух 15 октября 1936 г. Все три машины были снабжены 650-сильными радиальными двигателями «Накадзима» Ха-1а и различались только площадью крыльев. Прототип с наибольшей площадью крыльев стал стандартом. Партия из 10 самолетов была закончена в 1936–1937 годах. В 1937 г. началось серийное производство типа 91 модели А с 710-сильным двигателем. Подразделения японских ВВС в Маньчжурии начали получать первые истребители «Накадзима» в 1938 г. В том же году они вступили в бой с советской авиацией на сибирской границе. Большими преимуществами «Накадзима» обладал по сравнению бипланом И-15, меньшими – монопланом И-16. За время службы в японских и маньчжурских ВВС истребители уничтожили более 1250 вражеских самолетов, потеряв лишь сотню своих. В 1939 г. Кi-27а был заменен Кi-27b, который отличался незначительными улучшениями, в частности модифицированным фонарем кокпита. Общее количество построенных самолетов (обеих модицикаций) составляло 3386; из них 1307 корпорацией «Ташикава Эйркрафт» и компанией «Маньчжуриэн Эйркрафт». Кi-27 широко использовался японскими ВВС, и союзники дали ему прозвище «Нате». Самолет принимал участие в военных действиях в Бирме, Китае и Малайзии. Затем машины были постепенно отозваны для переделки в двухместный тренировочный, с 450-сильным двигателем и новым индексом Кi-79. В 1940 г. было создано три варианта Кi-27Каi, однако работа над улучшением модели была прекращена в связи с производством нового Кi-43 «Хайбуса».
Сконструированный в 1934 г. Джиро Хорикоси, впоследствии создавший знаменитый «Зеро-Сен», одноместный А5М был первым истребителем-монопланом, удовлетворявшим требования ВМФ. Это был цельнометаллический самолет с клепаной обшивкой корпуса и – впервые в японском самолетостроении – с полноразмерными закрылками. В первом полете 4 февраля 1934 г. машина показала отличный баланс скоростей, а через несколько дней превысила на 98 км предписанную спецификацией скорость. 550-сильный двигатель «Накадзима Котобуки 5» был радиальным, крылья были сдвинуты вперед и «перевернуты» для расширения нижнего сектора видимости из кабины пилота. Из-за проблем, связанных с крыльями и оригинальным двигателем, второй прототип был снабжен 560-сильным двигателем «Котобуки 3» и обычными сужающимися крыльями вместо прежних эллипсовидно закругленных. Было испытано несколько вариантов двигателя; остановились на 585-сильном «Котобуки», который и поставили на первую серийную модель. Производство «Мицубиси» – теперь уже скорее палубного, чем наземного истребителя – началось в 1936 г., было выпущено 36 таких самолетов. Позднее А5М1 был вытеснен А5М2а модели 21 с закругленными концами крыльев, увеличенным стабилизатором и 610-сильным двигателем «Котобуки». Самолеты «Мицубиси» составили часть 2-й объединенной авиафлотилии, которая высадилась в сентябре 1937 г. в Шанхае и через месяц приняла участие в боевых операциях. Взлетая как с авианосцев, так и с наземных баз, «Мицубиси» продемонстрировали существенное превосходство над советскими И-16. Модель 22 – истребитель-бомбардировщик – из-за закрытого кокпита оказалась не столь популярной у пилотов. Модель 23 была экспериментальной версией, снабженной двигателем «Испано-Суиза» («мотор-пушка»). Последние модели – 24 и 34, поступившие в производство в 1938 г., – стали основными самолетами японских ВВС во время нападения на Пёрл-Харбор. Как истребители передовой линии они использовались только в течение первых шести месяцев войны на Тихом океане. Затем они были выведены из боевого состава и превращены в тренировочные самолеты для подготовки пилотов «Зеро-Сен». На Тихом океане А5М были известны под кодовым наименованием «Клод». На заводах «Мицубиси» было построено 782 самолета, на «Куюси Эйркрафт» – около 200.