В конце августа авианосец «Кага» отозвали в Японию. В порту Сасэбо на него погрузили два А5М для опробования во фронтовых условиях. Этот шаг выглядел довольно рискованным, если учесть, что еще не имелось никакого опыта палубной эксплуатации нового истребителя. 22 августа они совершили первый боевой вылет, а 4 сентября впервые столкнулись с китайскими истребителями и, по японским данным, сбили три из них (китайцы признали потерю двух машин).
1 сентября в Сасэбо зашел авианосец «Хосе», а на следующий день – «Рюйхо». Оба они также пополнили парк самолетов на борту новыми истребителями. Применение А5М в боях в Китае стремительно расширялось. Моноплан быстро доказал свое превосходство над китайскими самолетами. 7 сентября над озером Тан капитан Игараси сбил подряд три (по китайским данным – два) «Хока». Практически не уступая американскому биплану в маневренности, А5М перегонял его на 50 км/ч. 9 сентября на захваченный морской пехотой аэродром Кунгта перебросили из Японии 13-й авиаотряд. 15-го туда же перебазировались самолеты с палубы «Каги» (который к тому времени уже полностью обновил парк истребителей).
С этого аэродрома 19 сентября японская морская авиация осуществила налет на Нанкин, являвшийся тогда столицей Китая. В общей сложности задействовали 45 самолетов, в том числе все 12 А5М из 13-го авиаотряда. Истребители несли подвесные баки – впервые в мире в боевых условиях. Над Нанкином японских летчиков встретили 23 китайских истребителя – американские «кертисы» и «боинги», итальянские «фиаты». В ходе боя китайцы лишились семи самолетов, японцы – четырех (среди них не было ни одного А5М).
Первые потери новых истребителей имели место 21 сентября. Самолеты с авианосцев «Хосе» и «Рюйхо» атаковали Кантон. На обратный путь пяти машинам с «Рюйхо» не хватило бензина. Они сели на воду и затонули. В воздухе же первый моноплан удалось сбить только 12 октября. В этот день пять китайских летчиков перехватили девятку бомбардировщиков, прикрывавшуюся 11 А5М. Несмотря на численное меньшинство, неожиданная атака закончилась победой.
А5М в воздушном бою демонстрировал существенный перевес над имевшимися у китайских ВВС истребителями-бипланами: американскими Кэртис «Хок» II и «Хок» III и английскими «Гладиаторами». В сочетании с более высокой выучкой японских летчиков это приводило к большим потерям китайцев в воздухе. По японским данным до конца августа А5М сбили более 330 китайских самолетов, хотя китайцы подтверждают лишь около трети от этого количества. Но это и так высокий результат, поскольку самих А5М было потеряно менее 30.
Широко известен случай с унтер-офицером Касимурой. В воздушном бою он столкнулся с китайским истрё- бителем. Японцы пишут, что на его А5М сверху упал поврежденный «Хок». Так вот, истребитель Касимуры в результате столкновения лишился изрядного куска левой плоскости (более трети размаха) и все равно дотянул до площадки в Шанхае.
. Ситуация несколько изменилась, когда в рядах авиации Чан Кай-ши появились советские авиачасти. Формально они считались иностранными добровольцами, но фактически это были кадровые части ВВС РККА, личный состав которых прошел тщательный отбор и дополнительную подготовку. Они полностью сохраняли свою структуру, включая даже неафишируемых политработников. Уровень их боеспособности значительно превосходил китайский, да и техника была получше: истребители И-15бис, И-16 и бомбардировщики СБ. Вскоре подобные самолеты получили и китайские летчики.
Для И-15 японский самолет (именовавшийся нашими И-96) оказался довольно серьезным противником. «Японские истребители И-96 обладали определенным преимуществом в горизонтальной плоскости и всячески стремились навязать (…) свою тактику боя», – вспоминал участник боевых действий в Китае Д. А. Кудымов. Правда, И-15 в свою очередь превосходил по вооружению и живучести, в частности, из-за бронезащиты пилота. В ближнем маневренном бою А5М был опасен и для И-16.