由於彩雲具有日本海軍作戰飛機中首屈一指的高空高速性能，也有部分彩雲11型偵察機被改用做了夜間戰鬥機使用。改造時，將原屬於偵查員的中間席位取消，在這個位置上安裝兩門20毫米99式2號或1號斜向機炮。在中間座艙的艙蓋上開口，機炮便通過開口向外射擊。這種改裝彩雲夜戰也被臨時稱為C6N1-S。現在保存在美國國家航空航天博物館的彩雲就是一架改裝夜間戰鬥機。彩雲的高空高速性能頗佳，但是相應的機體強度較弱。在與B-29交戰中，飛行員經常因為擔心動作過猛會破壞機體而心驚膽戰。彩雲夜戰有若幹擊落擊傷B-29轟炸機的的記錄。
除了改裝20毫米炮的型號之外，第295號彩雲在相應的部位上安裝了一門新型的20毫米機炮。由於30毫米炮的炮身比20毫米炮要長的多，炮管便從座艙蓋開口伸出，長長地指向斜上方。這架飛機沒有留下參戰記錄。可能對於機體結構比較脆弱的彩雲艦偵來說，30毫米炮實在太猛了一點。
C6N1-S彩雲夜間戰鬥機主要性能指標
全長：11.15米
翼展：12.50米
全高：3.96米
機翼麵積：25.50平方米
空重：2908公斤
正常起飛重量：4500公斤
最大起飛重量：5274公斤
發動機：中島譽21型雙列風冷星型型18缸活塞發動機，起飛功率1990馬力
螺旋槳：住友漢密爾頓三葉定速螺旋槳，直徑3.50米
油箱容量：機身1356升
最大速度：在6000米高度上609公裏/小時
巡航速度：在4000米高度上389公裏/小時
爬升性能：達到6000米高度需時8分
實用升限：10740米
航程：3080公裏
武器：機身99式2號4型20毫米斜向機炮2門，每門備彈250發
乘員：2名
（四）零夜戰
日益臨近的美國轟炸機對日本本土的威脅，從1944年3月，日本海軍組建了第302海軍航空隊專用於東京都地區的防空任務。這也是戰爭後期日本海軍專用於本土防空作戰的三支航空隊的第一個。考慮到小園安名豐富的戰爭經驗和在日本夜間防空作戰方麵所作出的突出貢獻，已經晉升為大佐的小園便被任命為302空曆史上唯一的一任戰時司令。
按照編製，理論上302空應該是裝備截擊機雷電和夜間戰鬥機月光的混成部隊，而事實上的302空卻是裝備有零戰、雷電、月光、彗星、彩雲等多種機型的大雜燴部隊。由於月光的成功，小園安名便有了一種對斜向機炮近似於偏執狂式的偏愛。對於他所能弄到的每一種飛機，他都恨不得給插上兩根斜向機炮試試。而且他還非常偏愛大口徑炮。前麵所提到的試裝30毫米機炮的彗星和彩雲的試驗都是出自302航空隊。這除了因為302空的主要基地厚木機場離橫須賀不遠，與空技廠和橫空協作都很方便以外，小園對斜向機炮的偏愛無疑也是一個重要原因。零戰也好、雷電也罷，他也一樣要給裝上斜向機炮試試。盡管日本的單發飛機並不適合用於夜間作戰。
對零戰的夜戰化改裝相當簡單，就是在座艙後部偏左的位置上安裝一門99式2號4型斜向機炮。經過這種改裝的零戰以零戰52丙型居多，所以有時候也臨時的被稱為A6M5d-S零夜戰。由於零夜戰實際上並不能作為夜間戰鬥機使用，所以經曆過這種改裝的零戰數量很少。少數幾架飛機改裝機也實在302航空隊編成內用於晝間對B-29的攔截。
零夜戰的其他情況與原有的零戰各型沒有什麼值得一提的變化，這裏不再贅述。