与二式水上战斗机一同出击争夺制空权，或是用于反潜，巡逻和运输等工作。但在1943年日军战线收缩后，零式水观的使用场合也逐渐缩减。零式水观最闻名的驾驶者是，他在1942年9月9日和29日，驾驶伊25潜水艇上搭载的零式小型水上侦察机，两次用燃烧弹对美国俄勒冈州的森林进行空袭，成为首位日军空袭美国本土的驾驶员。1945年2月的日本本土防卫战役中，藤田信雄和4名驾驶零式水观同伴在鹿儿岛上空迎击入侵本土的盟军飞机，并利用其机体的格斗性能击落一架F6F地狱猫战斗机（但另外4架零式水观中有2架故障返回，2架被击落）