但是，零式的优点也造就了缺点，由于日本海军提出的条件十分苛刻，同样参与新战机研发的中岛公司干脆直接退出竞标。而三菱公司也在零式战机采用了许多极端设计，为了追求海军提出的性能要求设计时几乎不留任何余地，性能上几乎就是一次性到位，在后期日本明知道零式存在种种缺点却无法着手进行大改进。
1.飞机极端追求速度、机动性、航程，这就导致飞机减重，机身机构采用超级杜拉铝，全机结构安全系数降低。飞机在高速动作下根本无法适应带来的应力，零式2号机在试飞是出现过解体的情况，而且量产后还是存在这个问题。虽然日本方面很清楚这个问题并且进行过加强，但是因为设计之初就太过极端，根本没有大改的余地，压根就没有从根本上解决这个问题。
2.还是重量的问题，为了保证低重量带来的速度机动性航程优点，牺牲了防御。零式的超级杜拉铝蒙皮几乎就没有什么防护性能，大口径抢就能轻易击穿，而且杜拉铝容易氧化，氧化后被击中容易起火。油箱也没有自封闭和灭火装置，击中后起火的问题也被人成为空中打火机，这些问题直接导致了日本精英飞行员的折损。
3.零式高速情况下机动开始恶化，速度在200英里以上开始出现这个问题，飞机在时速超过300公里后控制操纵杆所需要的力量急剧增大。在战争后期盟军飞机速度和机动性不断提升的情况下，零式的高速机动性恶化问题给他和盟军带来了不可弥补的劣势。
4.发动机问题，在发动机整体性能不如西方的情况下还要求那么高，只能减重，减重再减重。而且中岛荣12发动机在高速俯冲时浮动化油器极易出现问题导致发动机熄火。所以在空战中被零式咬死，那么立即转入高速俯冲并滚转的动作。
5.高空垂直机动性出现恶化，动作出现迟滞。
所以，在战争中，零式因为减重带来的防护不足问题导致飞机被击中后坠毁的概率很大，飞行员折损情况非常严重。老飞行员损失殆尽，新飞行员训练和经验不足，短时间内根本不能成为飞行老手。所以日本在飞行员问题上出现了恶性循环，飞行员整体水平越打越烂。而美军在珊瑚海海战和中途岛海军以及1942年6月找到的一架完好零式战机总结出萨奇剪等战术，有效的打破了零式战机称霸天空的局势。1943年，美国F6F战斗机投入使用，零式彻底没有翻盘的希望了。1944年6月的马里亚纳海战中，零式因为自身性能和飞行员水平低下的原因几乎被完全碾压，美军以屠杀的方式无情的干掉零式战机，此次海战的空战部分也被称为马利亚那猎火鸡大赛。
至于零式设计的问题，只能说当时为了追求日本一二试舰载战斗机的技术要求，在发动机动力整体不足的情况下进行极端设计，将所有能用的办法都用上了，甚至结构上打孔去掉材料减重。这种设计方案直接导致后期根本就没有改进的余地，即便日本很清楚零式存在的问题，但是根本没有办法。所以零式是成在速度和机动性上，但是败也败在机动性和速度上。战争初期零式确实是一个不错的战斗机，但是从中期开始零式开始逐步落后，后期直接被屠杀，最终沦为自杀机。