Po wejściu do służby okręty tymczasowo weszły w skład 6. Dywizjonu Krążowników (6 Sentai), a następnie od listopada 1939 roku w skład 8. Dywizjonu Krążowników. Jednostka ta zapewniała dalekie rozpoznanie lotnicze zespołom lotniskowców i w tej roli okręty wzięły udział w większości dużych operacji z wykorzystaniem japońskich lotniskowców. Począwszy od ataku na Pearl Harbor 7 grudnia 1941 roku, przez bitwę o Midway 4 czerwca 1942 roku, skończywszy na bitwie o Leyte w październiku 1944 roku, podczas której doznały poważnych uszkodzeń, w wyniku których zatonął „Chikuma”. „Tone” zatonął w lipcu 1945 w wyniku nalotu na Kure.