至此，首批組建的兩個雷電航空隊的第一輪出擊因為種種原因就這樣糊裏糊塗的終結了。
真正的第一支雷電戰鬥機實戰部隊是1944年3月正式組建的第302海軍航空隊。這也是日本海軍第一支本土防空部隊，主要用於東京都地區的防空任務。首任和戰爭期間唯一的一任航空隊司令是公認的日本海軍航空隊防空戰術專家、原精銳的台南空副司令、251航空隊司令小園安名中佐（後晉升為大佐）。在日本海軍中，小園中佐是個公認的刺頭，粗野、頑固但是卻又戰鬥經驗豐富極具才華。他所發明的斜向機炮在未來的日本本土防空作戰中被日本陸海軍所廣泛使用，成為日軍夜間防空作戰最有效的武器之一並使他自己也獲得了“斜槍”的綽號。在他的努力下，第302航空隊成為海軍本土防空作戰中戰績最好的部隊。日本投降以後，也是這個小園刺頭發起了日本海軍中規模最大的一次抵製投降的“抗命”運動，令他受到被軍法審判並險些被處以死刑並最終被判處終身監禁。1952年，獲得減刑的小園回到故鄉鹿兒島並作為一名農民在8年後迎來了人生的終結。
302航空隊理論上編製內應該有乙戰鬥機48架、丙戰鬥機24架。實際上通過小園安名本人的多方努力，借也好、要也好、騙也罷，最後第302海軍航空隊變成了一支擁有多種機型的大雜燴部隊，從零戰到月光到雷電到銀河，除了紫電係列之外，戰爭後期日本海軍所裝備的各型戰鬥機302空一樣都不缺。為了加強航空隊的戰鬥力，小園想方設法從前線調來了赤鬆貞明、磯崎千利等經驗豐富的士官飛行員充實隊伍。其中赤鬆貞明這位從1932年起就在駕駛戰鬥機的超級飛行老手未來將成為日本海軍首屈一指的雷電空戰高手。
對於剛剛到手的雷電戰鬥機，這些飛行老手們的印象並不壞。除了覺得起降距離在日本國內的機場有點令人擔心以外，其他方麵倒是挺令人滿意。盤旋半徑比較大是不假，但是舵效很不錯，爬升、俯衝、滾轉性能都令這些玩慣了零戰的老飛們如醉如癡。
當然嘍，不是這種飛了多少年的空中老手要伺候好雷電也很不容易。關鍵問題是雷電的翼載比較大，降落時接地速度比零戰要高出50公裏，滑跑距離也要長的多。對於經驗不足的新手來說很不好適應。要不然雷電怎麼會被海軍飛行員評選為“亡國雙璧”之一呢（另一璧是高速轟炸機銀河）。有302航空隊的飛行員回憶，這一時期幾乎每周都要舉行一次海軍葬禮。這個說略有誇張，不過實情也相去不遠就是了。僅在4月一個月，302航空隊就報銷了3架雷電。隨著381、301空事實上的零戰化，到1944年7月，302航空隊已經變成了全日本海軍中裝備雷電戰鬥機最多的實戰部隊。
讓我們再把目光重新放到第一支施展雷電部隊——第381海軍航空隊身上。1944年9月，美國陸軍第13和第5航空隊聯手，開始了對荷屬東印度群島境內的日本油田設施的大規模空襲。9月30日，美國陸航從新幾內亞西部基地起飛了72架B-24遠程轟炸機首次跨越2000公裏的太平洋，攻擊巴厘巴板油田。這是整個二次世界大戰中B-24轟炸機群航程最遠的作戰任務。
接到警報後，381空的月光、零戰和雷電紛紛起飛全力迎戰。這也是雷電戰鬥機開場秀。在雙座的月光戰鬥機引導下，首先是零戰機群在美機編隊上空投下炸彈以求驅散美機編隊，然後雷電和零戰對美機發起凶狠的俯衝和營頭攻擊。日軍先後投入了78架戰鬥機參戰並宣稱擊落美機7架，擊傷11架。美軍的實際損失為第5轟炸機大隊被擊落3架，第90轟炸機大隊被擊落1架，合計4架。由於當日雲層密集完全遮蓋了巴厘巴板礦區，油田沒有受到損失。雷電的第一次實戰中至少擊落美機一架，自身無損失，表現不壞。