優れた舟艇運用能力と並ぶもう一つの大きな特徴として、上陸部隊支援用の航空機の運用能力がある。2層構造の上部構造物内上段に航空機格納庫（秘匿名「馬欄甲板」）を設け、最大12機程の戦闘機・偵察機（偵察爆撃機）を搭載・使用可能であった。実際に九一式戦闘機 6機と九七式軽爆撃機 6機の12機を搭載したことがあったという。離船（発艦）手順は、大型デリックを用い前部甲板の円形台座に設置した秘匿名「KS」こと呉式二号射出機三型改二（海軍製の火薬式カタパルト）に、船橋ブリッジ下部の格納庫開口部に用意した機体を載せ射出となる。九二式偵察機、九四式偵察機、九八式直接協同偵察機の射出実験を行ったことがあった。神州丸に着船設備はなく、また使用機は水上機ではない陸上機であるため、機体は占領した敵飛行場・臨時造成飛行場に着陸、陸上・水上に不時着・不時着水するか、操縦者は乗機を捨て落下傘降下によって収容される。これに類似する運用能力を持つ船舶としては、のちの第二次世界大戦時に輸送船団護衛のためイギリス海軍が実戦投入したCAMシップが該当する。「神州丸」と同じくカタパルトによって発船した戦闘機は、敵機を迎撃した防空戦闘後には陸上の飛行場に向かうか、船団付近に不時着水ないし落下傘降下し操縦者は収容されていた（このCAMシップおよびMACシップは一般の輸送船（商船）を臨時に改装したものであり、日本の「神州丸」以下特種船と異なり揚陸艦ではない）。この航空機運用能力は画期的なものであったが、航空機の急速な発達により建造後数年で実質的な意味を失ってしまい、その運用難度からも使用される事は殆どなかった。実戦でKSが使用されたのは日中戦争中の1937年9月23日、白河々口から乗船した独立飛行第4中隊が上海に向けて洋上離船した例が唯一である。しかしながら、神州丸はただの揚陸艦から一歩進んだ、総合的な上陸戦遂行能力を持った強襲揚陸艦の先駆的存在であった。のちの第二次大戦時に建造される量産特種船のうち、航空機運用能力を改良・発展させた丙型あきつ丸（およびM丙型熊野丸等）は、全通式飛行甲板を有す等本格的な航空設備が設けられたより先進的な揚陸艦となっている。
2009年（平成21年）4月には図書館の運営に指定管理者制度を導入し、2009年度（平成21年度）から2011年度（平成23年度）の3年間は大新東ヒューマンサービス株式会社が指定管理者となった。これを機に10時だった開館時間が9時に早められている。2010年（平成22年）1月には高齢者や障害者向けの宅配貸出サービスを開始した。知多半島5市5町では東浦町の東浦町中央図書館が障害者向けに類似のサービスを展開していたが、高齢者も対象とするのは知多市立中央図書館が知多半島で初である。開館から30年を迎えた2010年度（平成22年度）には、児童向け・一般向け・英文多読向けの3種類の読書手帳の配布、絵本作家のあきやまただしによる絵本ライブ（7月）、製本業者による本作り講座、館内施設見学ツアー、保護シート貼付の仕事体験など、本年度限りのイベントを数多く開催した。2010年（平成22年）8月から蔵書へのICタグの貼付を進め、11月にはICタグを利用した自動貸出機とセキュリティゲートの運用を開始した。2011年（平成23年）3月にはエッセイストの内藤洋子による文学講演会が開催された。7月には歴史小説家の桐野作人による歴史講演会が開催され、8月には日本多読協会理事の宮下いづみによる英語多読講座が開催された。2012年度（平成24年度）から2013年度（平成25年度）の3年間は株式会社図書館流通センターが指定管理者となった。これを機にデータベースの閲覧サービスを導入し、月曜日が祝日だった場合にも翌日を開館日とした。2012年（平成24年）5月には童話作家の角野栄子による作家講演会が開催され、2013年（平成25年）3月には教育者の宮本延春による作家講演会が開催された。2014年（平成26年）2月には歴史小説家の井沢元彦による作家講演会が開催され、同年6月には推理小説化の有栖川有栖による作家講演会が開催された。同年の日本図書館協会第100回記念大会では製本ボランティア団体「かがり」が感謝状を授与されている。2015年（平成27年）2月には絵本作家の高畠純による絵本製作ワークショップが開催され、10月には小説家の瀬尾まいこによる作家講演会が開催された。同年11月には読み聞かせボランティアの「おはなし・みずぐるま」が緑綬褒章を受章している。2016年（平成28年）2月には絵本作家の宮西達也による作家講演会が開催された。同年11月には図書館ボランティア「音訳・みずぐるま」がボランティア功労者として厚生労働大臣表彰を受けている。2017年（平成29年）1月には小説家の谷村志穂による作家講演会が開催された。2016年からは隣接する東海市にある星城大学との連携講座を行っており、2017年5月20日と6月10日にはリハビリテーション学部の教員による認知症講座が開催された。知多市は2016年10月に名鉄常滑線朝倉駅周辺の整備のあり方を考える検討会議を設立し、2017年8月には駅西側の私有地に図書館などが入る複合商業施設・ホテル・マンションを誘致する計画を提案した。知多市は2017年度内の基本構想策定と、2020年度（令和2年度）以降の事業着手を目指している。2015年度（平成27年度）から2019年度（平成31年度）の5年間は引き続き株式会社図書館流通センターが指定管理者となった。