Le 15 août, il a mis le cap sur la zone sud-est des îles Salomon, avec les sous-marins "I-9", "I-15", "I-17", "I-19", "I-26" et "I-33". Le 25 août, à environ 300 km au sud-est de Makira, il aperçoit quelques navires américains, mais il ne peut les attaquer. De fin août à octobre 1942, il effectue des patrouilles dans les eaux de Guadalcanal, avec quelques arrêts dans les bases navales de Chuuk et Rabaul. Après quelques missions de reconnaissance sur Vanikoro et Suva, effectuées par l'hydravion Yokosuka E14Y embarqué sur la "I-31", le 25 novembre 1943, le sous-marin part pour un nouveau convoyage de ravitaillement vers Guadalcanal Le 25 février 1943, après quelques réparations dans la base navale de l'atoll de Kure, il part pour un nouveau convoyage de ravitaillement vers Attu et Kiska, dans les îles Aléoutiennes. En avril 1943, il rejoint un escadron de sous-marins de la "5 Flotte", aux commandes de contre-amiral "Kouta Takero", avec les "I-2", "I-7", "I-34", "I-35", "I-168", "I-169" et "I-171". Le 11 mai 1943, le "I-31" est en route pour ravitailler les garnisons japonaises des îles Aléoutiennes lorsqu'il croise les navires américains de la Task Force 16 et de la Task Force 51, qui sont sur le point de lancer l'opération Landcrab, l'invasion de l'île d'Attu. Le sous-marin japonais décide d'attaquer les navires ennemis, en lançant une torpille sur le cuirassé . Un hydravion Consolidated PBY Catalina en patrouille repère sa trace et, tout en avertissant le "Pennsylvania" par radio, largue une bombe fumigène sur l'endroit où la torpille avait vraisemblablement été lancée. Le commandant du "Pennsylvania", le capitaine "William A. Corn", réussit à ordonner une manoeuvre d'évasion pour esquiver la torpille, qui touche la poupe du cuirassé.