A5M4 Ostatnią wersją myśliwca był A5M4' zewnętrznie identyczny z A5M2b, ale wyposażony w mocniejszy silnik Kotobuki 41 lub 41 Kai o mocy startowej 710 KM i trwałej 785 KM oraz dodatkowy zbiornik paliwa o pojemności 160 litrów pod kadłubem. Samoloty tej wersji zaczęły trafiać do jednostek na początku 1938 roku. A5M4 był najliczniej budowaną wersją samolotu.
A5M4-K Wersja szkolno-treningowa samolotu z podwójną kabiną. Zbudowano 103 maszyny tego typu w latach 1942-1944. Służyły one do szkolenia pilotów i holowania celów powietrznych, a pod koniec wojny również do ataków kamikaze.
Łącznie zbudowano 1091 egzemplarzy wszystkich wersji samolotu A5M. Do 1940 r. w zakładach macierzystych powstało 6 prototypów i 782 samoloty seryjne od A5M1 do A5M4. W zakładach Kabushiki Kaisha Watanabe Tekkōsho zbudowano 39 A5M4, a w zakładach Dai-Nijūichi Kaigun Kōkūsho 161 A5M4 i 103 A5M4-K.
Użycie bojowe Chrzest bojowy samolotów A5M odbył się w Mandżurii północno-wschodniej prowincji Chin w 1937 roku. Później używano go także w walkach ze Związkiem