三式戦闘機
ただし780 km/hまで計測できたとの証言や、のちに1,000 km/hまでの速度計に変えられたとの証言もある。この構造は重量軽減にも非常に有効だったともいわれる。設計主務の土井によれば、三式戦闘機が空中分解を起こした事例は一度もなかった。また真偽不明であるが、土井は同じ文献で、三式戦闘機が音速を突破したケースがあると耳にしたと著している。機体が頑強なことから、不時着も比較的行いやすかったと証言したパイロットもいる。
液冷エンジンに不可欠なラジエーターについては、#ラジエーターで詳述する。
視界が得られる涙滴型風防が中心の日本軍機として珍しく、キャノピー後部と胴体が一体化したファストバック方式が採られている。この型式は空力学的に有利であるが後方視界が制限され、空戦時に不利となる懸念があった。視界に関し、実戦部隊からとりたてて指摘はなかったとする文献と、あったとする文献がある。また前下方をのぞき見るための窓が設けられたが、土井によればこのキャノピー形状と前下方をのぞき見るための窓はBf109からの流用である。なお大戦末期、おおよそ1944年12月以降に作られた機体、あるいは五式戦闘機に改造された機体については、日本で一般的な涙滴型風防に改められている。
従来、日本本土には九七式戦闘機など旧式機が配備されていたが、性能の不足した機材では敵新型爆撃機の迎撃が不可能だった。東京調布飛行場に新鋭・三式戦闘機が配備されたのは第14飛行団第78戦隊がラバウルへ進出しようとする1943年6月以降であった。これが第三の三式戦闘機部隊、後に帝都の第10飛行師団配下となる、調布飛行場の飛行第244戦隊である。やはり配備初期であったため、多くの故障に悩まされたが、11月には機種改変を終え、一時期には40機全てにマウザー20 mm機関砲を装備した。1944年2月には調布で第18戦隊も三式戦闘機での編成を完了した。また台湾には独立飛行第23中隊が置かれた(前述)。3月には第18飛行団配下に第56戦隊が発足し、この時点で本土・台湾にはフィリピンに送られる予定の第17戦隊・第19戦隊(前述)を含め、5個飛行団と1個独立飛行中隊が揃えられ、さらに4月末からは第59戦隊が三式戦闘機に機種改変を行った。
1944年7月7日にサイパンが陥落、その後日本本土は本格的な空襲にさらされた。この時期のB-29による空襲は高高度で行われていたが、ターボチャージャーを装備し高度10,000 mを飛ぶB-29に攻撃を実施するのは非常に困難だった。ターボチャージャーを装備しない日本機のエンジンは高空で出力の低下が著しく、陸軍が持つ戦闘機で唯一高度10,000 mで戦闘ができたとされる本機においてもその空域では浮いているだけで限界といった状況であり、迎撃方法としてはあらかじめ侵攻方向上に待ち構えて一撃を加えるのが精一杯であった。
各キャラクターの搭乗可能機体として一型が登場。怪盗団アカツキのベッグは本機が本来の愛機であり、搭乗することで能力が向上する。