爬升：達到5000米高度耗時8分37秒
實用升限：9450米
武器：89式7.7毫米機槍兩挺，每挺備彈500發
最大航程：705公裏
2：三菱A5M2 96式2號
96式2號艦戰有多個亞型。
中日戰爭全麵爆發前不久的1937年春季，中島飛機公司推出了性能有所改善的壽3（一說為壽2改3）型發動機。與壽2改1型發動機相比，壽3型的功率提高到了690馬力。於是從全係列第36號機開始，96艦戰換裝了這種發動機，同時用直徑2.98米的三葉螺旋槳替換掉了1號所配備的直徑2.69米的二葉螺旋槳。新機被命名為96式2號1型（A5M2a）。
由於發動機的改變，96式2號1型的發動機整流罩略有縮短。飛機的全長由1號的7.71米縮短到7.545米。再加上發動機整流罩上方伸出的兩根空氣進氣管（俗稱螃蟹眼）。這幾點成為96式2號1型的主要識別特征。
在96式艦戰的實際應用中，對於飛行性能軍方飛行員整體上是滿意的。除了動力有些不足以外，軍方主要的抱怨就是96艦戰對於飛行的迎角要求比較嚴格，一旦超出很容易出現失速。正好當時三菱已經有了大型風洞。通過對一架96艦戰的吹風試驗，堀越二郎發現，這是因為96艦戰為了高速而采用了橢圓形的薄機翼。當飛機的迎角達到一定的限度時，流過機翼前緣的空氣在機翼上方發生氣流偏離，機翼的效率急劇下降，飛機發生失速。為了改善這一點，通過參考了德國容克斯公司的文獻，堀越決定對機翼進行一番改進。具體來說，就是在96艦戰的機翼前緣增加了一個向下方的小扭轉角。機翼的主體部分與機身相平齊，機翼前緣略加下扭。扭轉角從翼根部分的2度慢慢減少，到翼梢部分減少到1度40分。等於說是將機翼的失速臨界迎角加大了近2度。通過這樣的改進，一方麵可以減小機翼前緣與相對氣流之間的角度，使氣流能夠平順地沿上翼麵流過。另一方麵也增大了翼切麵的彎度。這樣氣流分離就能延緩，而且最大升力係數和臨界迎角也都得到提高。後來的前緣機動襟翼很大程度上也可以理解為堀越二郎的這個前緣下扭翼型的發展。
這項改進從從全係列的第37號機開始運用。堀越二郎這項改進取得了相當的成功，不但來自軍方的關於操縱性的抱怨再也沒有了，而且飛行機動性又有了一定的提高。此前的試飛中，軍方試飛員認為96艦戰和95艦戰相比，唯一的缺憾就是盤旋性能有所不如。經過這次改進後，飛行員們居然認為單翼高速的96艦戰的盤旋性能已經不遜於95艦戰，盡管理論上雙翼低速的95艦戰應該更適合盤旋格鬥。以後堀越二郎在設計12試艦戰的時候仍然沿用了這個設計。
當時96艦戰主要作戰的區域是中國江南的水網地帶，野戰機場的條件不佳，96艦戰起降時發生翻轉來個肚皮朝上的例子並不少見。從全係列的第47號機開始，96式2號1型艦戰又在駕駛座艙後部增加了一根保護支柱。保護支柱與襟翼相聯動。放下襟翼時保護支柱就會伸出，收起襟翼後保護支柱就會縮回機身。這樣，飛機在發生翻轉事故時保護支柱就會先撐到地麵以保護飛行員的生命。
A5M2a 96式2號1型艦載戰鬥機主要性能
長度：7.545米
翼展：11.00米
高度：3.20米
機翼麵積：17.80平方米
空重：1184公斤
戰鬥全重：1609公斤
動力：中島壽2改3型630馬力9缸星型風冷活塞發動機起飛功率610馬力，在3250米高度上690馬力
螺旋槳：金屬三葉變距螺旋槳直徑2.98米
翼載：90.39公斤/平方米
功重比：2.64公斤/馬力
載油量：330升
最大平飛速度：3090米高度上426公裏/小時（230節）
爬升：達到5000米高度耗時7分30秒
實用升限：9450米
武器：89式7.7毫米機槍兩挺，每挺備彈500發
最大航程：705公裏
在生產了39架96式2號1型之後，1937年8月，從全係列的第75號機起，經過進一步改進之後的96式2號2型艦戰（A5M2b）開始進入生產。
2號2型的機身直徑略有加大，連帶著前擋風玻璃、背鰭也都略有放大。原有的開放式座艙被密封是座艙所取代。座艙蓋向後方滑動開啟。起落架的支柱、機輪和整流罩也同樣加大了一圈。機身內部第一次裝上了一部無線電台。此外，兩側機翼各設置了一個外掛點可以掛裝1枚30公斤炸彈。
改裝密封座艙後的96艦戰的造型顯得更現代化了不少，不過日本海軍的飛行員們並不怎麼喜歡這個會影響他們視野的改進。在中國大陸作戰的日本海軍航空兵部隊自發地拆除了座艙蓋。從全係列的第110號機開始，這個座艙蓋又被取消了。以後的96艦戰全係列仍然保持了敞開式的座艙。
到轉產96式4號之前，三菱重工名古屋飛機製造廠共生產了108架96式2號2型艦載戰鬥機。此外，第21海軍航空廠也生產了16架。
A5M2b 96式2號2型艦載戰鬥機主要性能