W obu samolotach użyto tego samego sprawiającego wiele problemów silnika Kasei 23a.
Ponieważ zastosowano dwa typy działek o różnych charakterystykach stwarzało to problemy w celowaniu. Próbowano temu zaradzić konstruując zmodyfikowaną wersję J2M3a Model 21A. Zastosowano w nim cztery działka Model 2 z których 2 umieszczono w gondolach pod skrzydłami. Efektywność takiej konfiguracji uzbrojenia była znacznie lepsza, ale odrzut działek w gondolach był tak duży, że zrezygnowano z tego rozwiązania. Zbudowano tylko 21 samolotów w wersji J2M3a.
Wprowadzenie lepszego uzbrojenia do J2M3 spowodowało zwiększenie jego masy, co z kolei pogorszyło jego parametry, które przestały spełniać wymagania postawione przez marynarkę wojenną. Ponadto częste problemy mechaniczne i zawodność konstrukcji skutkujące wolnymi dostawami spowodowały, że marynarka japońska postanowiła zaadaptować myśliwiec Kawanishi N1K1-J Shiden (nazwa kodowa George) do roli głównego myśliwca przechwytującego. Pozwolono na produkcję J2M3, do momentu zastąpienia go przez nowy myśliwiec A7M Reppu („Huragan”).