堀越二郎的设计团队在设计九六式时以减少风阻和减重为主，全机以平滑的铝合金构成外壳并且采用了凹头铆钉，机翼为椭圆形，原本采用倒海鸥翼但由于后来发生俯冲失事而改为水平，机翼下为固定式起落架，这是出于减重的目的而且包在流线形外罩之中以减少风阻，驾驶舱因为飞行员坚持的对外良好视野而采用开放式设计，动力采用中岛寿五型风冷式发动机(600匹马力)，武装为两支在机头的7.7毫米口径机枪，1935年2月4日，在名古屋各务原机场首飞成功，最快时速280哩，这超过了军方的要求和对手中岛的表现，1936年11月19日正式命名为“九六式舰载战斗机”，简称“九六舰战”。

九六式初期型，改用中岛寿二改发动机(580匹马力)，由于马力减少而令其性能尤其爬升率下降，九六式一号在中日战争前已装备大村航空队。由天天查询武器大全编辑

改用中岛寿三型发动机(690匹马力)，螺旋桨由两叶改为三叶，发动机上盖有两支如同螃蟹眼的进气管。

机身略为放大，内里加装无线电台，机翼下加上可挂20公斤炸弹挂架，驾驶舱加上驾驶舱盖但此盖经常被飞行员私自拆除以免阻碍视线，此盖后来取消。

改用水冷式发动机和在其中加上机炮的实验机，只有两架。

改用中岛寿41型发动机(710匹马力)，由此增强了最快速度和爬升率，机身下可加上一个160升副油箱。

九六式双座教练机型。

A5M4九六式四号

机长: 7.55米

翼展: 11米by tTcX.NeT

机高: 3.2米

翼面积: 17.8平方米

空重: 1,216公斤

载重: 1,705公斤

最大起飞重量: 1,822公斤

发动机: 一具中岛寿41型风冷式发动机(710匹马力)

最快时速: 440公里/小时(于3,000米高空)

航程: 1,200公里

升限: 9,800米

爬升率: 由平地到3000米高空要3分35秒

翼载: 95.87公斤/平方米

武装: 机头两支7.7毫米口径九七式机枪

九六式舰上战斗机装备不久中日战争爆发，1937年8月7日，九六式进驻中国大连周水子机场为运兵船提供空中护航，9月2日，在上海的“加贺”开始部署九六式，9月5日，两架九六式和中国空军霍克三打空战，日军宣称击落三架中国战机，9月7日,九六式作为陆基战斗机进驻上海公大机场，9月9日，一架九六式被中国空军飞行员刘粹刚击落，9月18日至25日，九六式皆为轰炸南京的日本轰炸机护航，中国空军的霍克三和波音P-26等战机上前迎敌，实战中敌我双方都发现九六式是一架兼备速度轻快而有着良好格斗能力的战斗机，这令中国空军伤亡惨重，12月2日，一队由南乡茂章带领的九六式击落十架俄制I-16而自己无一损失，1938年4月28日，28架九六式和18架九六陆攻轰炸机一起去轰炸武汉，中国空军和苏联援华航空队上前迎敌，日军宣称击落51架而自己损失4架，中国宣称击落21架而自己损失12架，7月18日，南乡茂章驾驶的九六式在南昌被苏联飞行员击落，而随着日军战机不断深入中国内陆，九六式航程越显得不足，往往因此被中国空军迎头痛击，日机战斗损失超过了百份之十，这个不可超越的数字令日本海军研制九六式的后继机，也就是后来的零式舰载战斗机。

1941年太平洋战争爆发，当时“龙骧”和“凤翔”等日本二线航空母舰依然采用九六式，12月8日，9架九六式和13架九七舰攻从航空母舰龙骧号起飞去空袭菲律宾棉兰老岛，当中一架九六式被防空炮火击落，除此之外，当时驻守在马绍尔群岛的日军基地依然是九六式，1942年2月1日，美国航空母舰企业号和约克城号派出飞机空袭马绍尔群岛的洛特岛，日军千岁航空队的九六式上前和美军F4F野猫式打空战，九六式虽可以轻易驶入野猫的机尾再瞄准开火，但其子弹对野猫几乎毫无杀伤力，九六式击落了3架SBD无畏式俯冲轰炸机而九六式有一架被击落和一架受重伤