Uzbrojenie stanowiły 2 karabiny maszynowe Type 89 kalibru 7,7 mm zamontowane w osłonie silnika z zapasem amunicji po 500 sztuk na karabin.
A5M1a Jedyny egzemplarz produkcyjny A5M1 uzbrojony w działko Oerlikon FF kalibru 20 mm.
A5M2 Jeszcze w 1937 roku w celu polepszenia osiągów zmodernizowano A5M do wersji A5M2a zastępując silnik, mocniejszym modelem Kotobuki 2-KAI-3A o mocy 610 KM i do wersji A5M2b wyposażonej w napędzający nowe trójłopatowe śmigło silnik Kotobuki 3 o mocy 640 KM, zmodyfikowaną osłonę silnika i zasuwaną kabinę. Ze względu na sprzeciwy pilotów uważających zamykaną kabinę za niewygodną, ostatecznie zrezygnowano z tego rozwiązania.
A5M3 Kolejną modyfikacją był A5M3a z 12-cylindrowym chłodzonym cieczą silnikiem widlastym produkcji Hispano-Suiza uzbrojony w działko kalibru 20 mm tej samej firmy, zamontowane pomiędzy cylindrami jednostki napędowej. Ze względu na brak doświadczenia firmy Mitsubishi z silnikami chłodzonymi cieczą, nie wprowadzono A5M3 do produkcji. Zbudowano tylko jeden prototyp.