Крейсера прослужили всё предвоенное время, «Такао» и «Атаго» при этом прошли крупную модернизацию в 1939—1941 годах. Все они приняли активное участие в боевых действиях на Тихоокеанском театре Второй мировой войны. В 1944 году «Мая» был перестроен в крейсер ПВО. Три крейсера типа «Такао» погибли в ходе сражения в заливе Лейте в октябре 1944 года, тяжело повреждённый головной корабль серии был захвачен англичанами в Сингапуре в сентябре 1945 года и потоплен ими как цель годом позже.