К началу боевых действий на Тихом океане в декабре 1941 г. в строю име-* лось 193 А5М4, из них 144 - в частях второй линии. Ими располагали подразделения, обеспечивавшие прикрытие с воздуха военно-морских баз в Сасэбо, Омуре, Оминато и Такао, особая авиагруппа флота, предназначенная для участия во вторжении в Малайю, и эскадрильи, размещавшиеся на легких авианосцах "Хосе" (11 машин), "Рюйхо" (22), "Дзуйхо" (16). "Сехо" в это время никаких самолетов не нес.
Американская разведка долго разбиралась с мудреной японской системой обозначения самолетов и в конце концов решила создать свою, проще и понятнее. Истребителям стали присваивать мужские имена, бомбардировщикам и разведчикам - женские. А5М4 досталось кодовое имя "Клод". Под ним он стал фигурировать во всех документах американского командования, которое столкнулось с этими машинами в самом начале войны. Истребители с "Рюйхо", входившего в 4-ю авианосную группу контр-адмирала Какудзи, поддерживали высадку одного из десантов на Филиппинах - в районе Давао на острове Минданао, куда не могли "дотянуться" А6М, дислоцированные на Тайване. В первый же день боевых действий, 8 декабря 1941 г., истребители под командованием лейтенанта Аиси отправились сопровождать бомбардировщики. Город Давао японцы взяли в конце декабря. За все это время потеряли один А5М4, подбитый зенитчиками. Пилот совершил вынужденную посадку, поджег самолет и покончил жизнь самоубийством.
Затем авианосец "Рюйхо" принял участие в боевых операциях в Голландской Ост-Индии (ныне Индонезии). В феврале - марте 1942 г. он действовал на коммуникациях англо-американцев в Бенгальском заливе. Взлетавшие с его палубы бомбардировщики и торпедоносцы топили торговые суда, а истребители прикрывали их. 23 апреля корабль вернулся в Японию, где произвели замену находившихся на нем самолетов.
В начале войны Япония захватила огромную территорию. Созданные на ней базы необходимо было обеспечить защитой с воздуха. Но современной техники не хватало. Полк "Читозе", переброшенный на Маршалловы острова за несколько дней до нападения на Пёрл-Харбор, продолжал летать на А5М4. Более того, старыми машинами начали поспешно вооружать новые части. 4-й полк, созданный в феврале 1942 г., отправился в Рабаул (на остров Новая Британия) с "чертовой дюжиной" А5М4. В апреле такие же машины (14 штук) получил 6-й полк. Более того, старье стали выдавать полкам, ранее уже перешедшим на "Зеро". В том же апреле 1942 г. на А5М4 перевооружили истребительную эскадрилью 1-го полка. Эта часть тоже отправилась на Маршалловы острова. Ее самолеты разместили на Луоти, Талоа и Палау. Там им пришлось вступить в бой.
1 февраля японские базы атаковали машины с американских авианосцев "Энтерпрайз" и "Йорктаун". Истребители с Луоти и Талоа перехватили самолеты, вылетевшие с первого.из них. Японцы сообщили о 18 сбитых, но, конечно, наврали. Больше подразделения ПВО на Маршалловых островах с врагом не встречались. На 1 апреля там числилось 19 боеспособных А5М4, к концу года их все списали.
В Рабауле старые истребители пытались использовать в качестве ночных перехватчиков. Они должны были атаковать самолеты, освещенные лучами прожекторов. Но успехи оказались невелики. Лишь один раз, 11 февраля 1942 г., удалось подбить три австралийских бомбардировщика "Хадсон".
А5М4 участвовали в знаменитом сражении в Коралловом море. 7 мая 1942 г. два А5М4 и четыре А6М2 поднялись с палубы "Сехо", чтобы защитить его от ударов пикировщиков и торпедоносцев американского авианосного соединения. Им удалось сбить три машины противника, но это не спасло "Сехо", который затонул, пораженный семью торпедами и тринадцатью бомбами. На это ушло всего 20 минут. После боя садиться истребителям было уже некуда - под ними простирались лишь волны. Один А5М4 дотянул до ближайшего островка, второму пришлось садиться в открытом море.
Но эти машины эксплуатировались в палубной авиации и позже. Известно, что А5М4 погрузили на эскортный авианосец "Тайо", который переделали из недостроенного лайнера "Касу-га-мару" и ввели в строй в августе 1942 г. К 14 июня на нем уже числились 11 А6М2 и 14 А5М4. Но никаких данных о боевом применении этих самолетов нет.
Подразделения, размещавшиеся на базах в Японии, считались тыловыми и использовались в основном для учебных целей. Патрулирование воздушного пространства они вели больше для проформы. Когда в апреле 1942 г. бомбардировщики В-25 из группы Дулиттла, стартовавшие с авианосца "Хорнет", выходили на свои цели в районе Токио, в воздухе находились три А5М4 из полка "Касумигаура". Американские самолеты они даже не заметили.
В целом А5М4 довольно активно использовались на фронте до апреля 1942 г., после чего практически полностью были вытеснены "Зеро". Но отдельные машины сохранялись в ПВО и позже, например, на острове Буна они применялись и в сентябре 1943 г.
После этого А5М4 недолго задержались в подразделениях ПВО в Японии, а затем полностью перекочевали в учебные части и летные школы флота. В конце 1944 г. там еще находилось довольно значительное количество А5М4 и А5М4-К. С приближением линии фронта к берегам метрополии этими уже сильно изношенными машинами начали комплектовать отряды "камикадзе". Бомба подвешивалась под фюзеляж на балку для подвесного бака. Такие самолеты использовались для атак на американские корабли у побережья Японии в первой половине 1945 г.
Так "самоубийственно" закончилась карьера этого весьма незаурядного истребителя, входившего в ряд тех, что поставили Японию на передний край мирового самолетостроения.