Ce système de désignation, utilisé par l'Armée impériale comme par la Marine et établi dès 1931, était utilisé pour les avions qui étaient en phase de projet, ceux qui n'étaient encore que couchés sur les papiers d'un bureau d'études. Pour chaque type d'appareil (chasseur embarqué, chasseur terrestre, torpilleur embarqué, hydravion de reconnaissance etc) on attribuait un nombre, connu comme le nombre Shi, nombre correspondant à l'année de règne de l'Empereur Hiro-Hito (nom posthume Shōwa), année où le projet avait été lancé. Le projet du sixième chasseur embarqué japonais (le Mistubishi A6M) fut lancé dans la douzième année du règne de l'Empereur Shōwa et son nom de projet fut donc chasseur embarqué 12 Shi.
Ce système de désignation, utilisé par l'Armée impériale comme par la Marine et établi dès 1927, attribuait un nombre à deux chiffres aux avions produits en série et mis en service, une fois que le projet était approuvé par les intéressés, la Marine ou l'Armée. Ce nombre à deux chiffres était basé sur les deux derniers chiffres de l'année du calendrier impérial où l'appareil était mis en service. Pour un avion entré en service en 2598 du calendrier impérial japonais (1938 dans le calendrier grégorien) le type d'appareil était donc le Type 98. Dans le cas du Mitsubishi A6M l'année de mise en service fut 1940, c'est-à-dire l'année 2600 du calendrier impérial japonais. En ignorant le double zéro les appareils de cette année furent simplement appelés de type 0 et le Mitsubishi reçut ainsi le nom de Chasseur embarqué de type 0. C'est suite à ce système de désignation que le Zéro reçut son nom le plus populaire, autant parmi ses pilotes que parmi ses adversaires.
Quand un nouvel appareil lui était livré et mis en service dans ses rangs la Marine impériale lui donnait son propre code de désignation. Il était constitué d'une suite de quatre caractères : une lettre correspondant à un type d'appareil (« A » dans le cas d'un chasseur embarqué), un chiffre correspondant au nombre d'appareils mis en service jusqu'à la date (le sixième chasseur embarqué dans le cas du Mitsubishi A6M), la première lettre du nom de l'avionneur (le « M » de Mitsubishi dans le cas du Mitsubishi A6M). Et finalement à nouveau un chiffre, celui qui correspondait aux versions dérivées du même modèle (dans le cas du Mitsubishi A6M : A6M1, A6M2, A6M3, A6M4, A6M5, A6M6, A6M7, A6M8). Les versions A6M1, A6M4, A6M6 et A6M8 ne furent jamais fabriquées en série, elles restèrent à l'état de prototypes. Comme la première lettre de ce code correspondait au type d'appareil, si une extrapolation se faisait vers un autre type d'appareil la première lettre était conservée et celle correspondant au nouveau type d'appareil était ajoutée à la fin du code. Par exemple le A6M2 fut extrapolé en avion d'entraînement biplace mais aussi en hydravion de chasse. La version d'entraînement reçut le nom de code A6M2-K (« K » pour avion d'entraînement) et la version extrapolée en hydravion de chasse reçut le nom de code A6M2-N (« N » pour hydravion de chasse).
En cours de l'année 1942, et pour que les avions japonais pussent être identifiés par leurs pilotes, les alliés (notamment les Américains) mirent en place un code d'identification qui d'une manière générale attribuait des prénoms de garçon aux avions de chasse et des prénoms de fille aux avions de bombardement. Les chasseurs terrestres Kawanishi N1K1-J et N1K2-J furent ainsi connus par les pilotes américains comme le « George », le bombardier bimoteur Mitsubishi G4M était le « Betty », etc. Le Mitsubishi A6M étant un appareil de chasse il fallut lui choisir un prénom de garçon. Ce fut celui de « Zeke » (prononcé Zik). « Zeke » est une abréviation, en anglais, du prénom Ezekiel (« Ézéchiel » en français). L'origine de ce nom de code est incertaine, mais il est possible que le choix de « Zeke » comme nom de code pour le Mitsubishi A6M se doive à celui d'un personnage de dessin animé des studios Walt Disney. En 1933, Walt Disney gagnait son deuxième Oscar pour un court-métrage animé : The three little pigs (« Les Trois Petits Cochons »). Dans ce dessin animé le Grand Méchant Loup (Big Bad Wolf, seul nom officiel du personnage en 1933) tentait par tous les moyens de dévorer les trois petits cochons, mais sans jamais y parvenir. Le film eut un tel succès que le public demandait sans arrêt de nouvelles aventures pour le loup et les cochons. Disney sortit donc au long des années trente jusqu'à trois autres court-métrages, mais aussi une série de bandes dessinées qui commença en 1936 et dans laquelle on donna un prénom et un nom de famille au « Grand Mechant Loup » : Zeke Midas. Quand les pilotes américains entrèrent pour la première fois en contact avec le zéro (en 1941 et tout au long de 1942), ils se faisaient systématiquement abattre, ce nouvel adversaire des airs semblait invincible. Pendant la première année de la guerre la seule vision d'un zéro japonais dans le ciel pouvait plonger les pilotes américains dans la panique, c'est pourquoi ils surnommèrent cet avion Big Bad wolf (« le grand méchant loup »), car ils avaient été enfants quand en 1933 le court-métrage de Disney avait été projeté dans le cinéma du quartier et le souvenir de ce dessin animé était encore très vif dans leur esprit. Suite au surnom déjà donné au chasseur zéro par les pilotes américains (« le grand méchant loup ») et compte tenu que les jeunes soldats, marins et pilotes américains étaient de férus lecteurs de bandes dessinées, le nom de code « Zeke » aurait semblé tout approprié pour le chasseur embarqué japonais A6M aux yeux du bureau américain chargé d'attribuer ces noms de code. Cependant, en l'état, nous n'avons pas de preuves que le personnage de Walt Disney soit réellement à l'origine de ce nom de code.
Deux versions de Zero-sen furent pourtant suffisamment différentes de la forme générale de l'avion pour que les Américains les prissent pour de nouveaux modèles d'avion japonais, en leur donnant leur propre nom de code. La version d'hydravion de chasse (A6M2-N) fut baptisée Rufe et le A6M3-32 (dont les saumons d'ailes étaient droits et non pas arrondis, ce qui fut à l'origine de la confusion) fut appelé Hamp. Il y eut deux variantes de la version A6M3, la 32 (3e type de cellule, 2ème type de moteur) et la 22 (retour au 2e type de cellule, 2e type de moteur). Pour ce qui est de sa cellule le A6M3-22 n’était pas essentiellement différent d’un A6M2-21 (2e type de cellule) et il fut toujours identifié par les alliés comme étant un « Zeke ». Mais il arriva que le modèle précédent, le A6M3-32, avait les saumons d’aile droits et raccourcis (« à ailes coupées », 3e type de cellule) et les Américains le prirent pour un nouveau type d’avion japonais auquel ils considérèrent qu’il fallait attribuer un nouveau nom de code. Le service qui attribuait ces noms de code avait d’abord baptisé ce prétendu nouvel appareil japonais « Hap » en honneur du commandant en chef de l’USAAF, le général Henry Harley Arnold. Arnold avait plusieurs surnoms mais « Hap » lui était resté depuis son enfance. Une de ses tantes avait d'abord eu l'habitude de l'appeler « happy » (« content ») mais son surnom devint vite tout simplement « Hap ». Le général n’apprécia pas ce nom de code pour un appareil ennemi puisque les pilotes américains pouvaient désormais faire des blagues du genre « je viens de descendre un Hap » en faisant en réalité référence à leur commandant en chef. Il demanda à que le nom de code de ce prétendu nouvel avion japonais fût changé. On rajouta alors un « m » au milieu du mot et le A6M3-32 devint le « Hamp », ce qui en anglais ne veut rien dire. Ce n'est qu'ensuite que les Américains réalisèrent qu'il s'agissait en réalité d'un « Zeke », mais le nom de code « Hamp » pour le A6M3-32 lui était déjà resté et persista dans le jargon des pilotes alliés.
Dans le système de désignation de la Marine impériale et dans le système de désignation du type d'appareil, exposés précédemment, les variantes de chaque version étaient exprimées selon deux chiffres. Le premier correspondaient au type de cellule, le deuxième au type de moteur. La première version du Mitsubishi A6M à entrer en service (A6M2) fut donc le « chasseur embarqué de type zéro modèle 11 » selon le système de désignation de type d'appareil et le « A6M2-11 » selon le système de désignation de la Marine. Le premier « 1 » correspondaient au premier type de cellule et le deuxième « 1 » correspondait au premier type de moteur à équiper la production en série. Lorsqu'en 1941 les ailes de l'avion furent modifiées pour pouvoir se replier et occuper ainsi moins d'espace dans les hangars des porte-avions, la cellule avait changé et l'appareil reçut la désignation « chasseur embarqué de type zéro modèle 21 » dans le système de désignation de type d'appareil et « A6M2-21 » dans le système de désignation de la Marine. Ceci valait pour les variantes, lorsqu'une sous-variante dérivait d'une variante la Marine ajoutait un caractère kana, dans un ordre qui équivaut plus ou moins à l'ordre alphabétique de l'alphabet latin. C'est pourquoi les A6M5-52, A6M5-52 Ko, A6M5-52 Otsu et A6M5-52 Hei sont connus parmi les Occidentaux respectivement comme des A6M5, A6M5a, A6M5b et A6M5c. Parfois les Occidentaux ont aussi utilisé les lettres de l'alphabet latin pour désigner les variantes elles-mêmes et pas seulement les sous-variantes. Par exemple les A6M2-11 et A6M2-21 sont parfois cités comme des A6M2a et A6M2b respectivement. Exemple de lecture de la nomenclature d'un chasseur Mitsubishi A6M5-52 Otsu : sous-variante Otsu de la variante 52 (deuxième type de moteur, cinquième type de cellule) de la cinquième version, fabriquée par Mitsubishi, du sixième chasseur embarqué de la Marine impériale japonaise.