В конце 1941 года Nakajima представила двигатель Sakae 21 мощностью 1130 л.с. (840 кВт), оснащённый двухступенчатым нагнетателем, увеличивающим производительность на больших высотах. Из-за нагнетателя новый двигатель был несколько тяжелее и длиннее, что привело к смещению центра тяжести слишком далеко вперед. Было принято решение укоротить на 200 мм крепления двигателя к мотораме, сдвигая его таким образом к кокпиту. Это повлекло уменьшение ёмкости главного топливного бака, расположенного прямо за двигателем, с 518 до 470 литров. Другим важным изменением было удаление складывающихся законцовок крыла. Это дало гораздо больший эффект, чем ожидалось изначально. Меньшая площадь крыла увеличила скорость крена, а уменьшившееся лобовое сопротивление позволяло пикировать на скорости до 670 км/ч. С другой стороны, уменьшились маневренность и дальность полета, что очень не нравилось пилотам и Штабу морской авиации. Меньший радиус действия внёс серьёзные ограничения во время кампании у Соломоновых островов в 1942 году. Также были увеличены магазины крыльевых 20-мм пушек, теперь они могли вмещать до 100 снарядов (ранее 60). Магазины, выполненные в виде барабанов, стали выступать за габариты крыла и были закрыты обтекателями. Модель 32 начала производиться в апреле 1942 года. Всего построено 343 самолёта. В первое время военные США зарезервировали кодовое имя «Hamp» для этой модели, прежде чем осознали, что это всего лишь модификация «Зеро».
