採用された九七式飛行艇は、その後も順次改良されながら1942年（昭和17年）までに179機が生産された。1939年（昭和14年）1月、ソビエト連邦との日ソ漁業交渉に関して横浜海軍航空隊所属機が北海道や樺太周辺を飛行して心理的圧力を加えている。1940年（昭和15年）の紀元二千六百年特別観艦式には大編隊を組んで艦隊上空を分列行進（飛行）して参加者を圧倒した。その後、当時日本の委任統治領であった南洋諸島へ進出して環礁を調査し、アメリカとの戦争に備えたほか、イギリス領ギルバート諸島の写真偵察飛行も行っている。九七式飛行艇の初の実戦は、太平洋戦争勃発による南洋諸島での長距離爆撃である。真珠湾攻撃の直後である1941年（昭和16年）12月9日に、マーシャル諸島に進出した横浜航空隊所属機がハウランド島とベーカー島を爆撃した。12月31日には東港航空隊所属の6機（魚雷装備3機）がオランダ海軍の水上機母艦「ヘロン」を攻撃したが、水平爆撃は失敗、雷撃隊長機（太田大尉）を撃墜されたこともあって雷撃も失敗。これにより、低速の大型飛行艇による対艦攻撃の有効性に疑問が持たれた。1942年（昭和17年）5月上旬の珊瑚海海戦でも魚雷を搭載して米軍機動部隊を捜索したが会敵せず、F4Fワイルドキャット艦上戦闘機により数機が撃墜されている。以降は大航続力を利用しての長距離偵察や対潜哨戒に終始した。だが大戦中期以後は皆無ないし貧弱な防弾装備が災いして被害が続出し、前線任務を後継の二式飛行艇に譲って後方での連絡・輸送に当たったが、機体が大きいことから空襲時には格好の標的となり、消耗していった。空戦ではB-17やB-24といった連合軍爆撃機も本機の脅威であった。1942年（昭和17年）11月21日、東港空の日辻常雄大尉機は、B-17と45分にわたって交戦、被弾93発・重傷者2名を出して帰還した。日本軍飛行艇にとって連合軍大型爆撃機が戦闘機以上の脅威であることが判明し、この戦訓を元に防弾装置が装備されている。同年で生産が打ち切られたこともあり、終戦時に残存していたのは5機だけであった。詫間海軍航空隊では、廃棄された九七式大艇を空襲に対するデコイとして使用したという。しかし終戦後も講和公使を乗せた緑十字飛行や台湾への現金輸送、離島への医薬品輸送に運用され、海軍では最期まで行動した機体のひとつとなった。
大晦日。掛取りに払うお金がなく、金策に走り回っている男が一人…。如何がんばっても埒が明かず、家に帰った途端におかみさんから罵倒された。「あんたなんか、豆腐の角に頭をぶっつけて死んでおしまい！！」頭にきて家を飛び出し、何かいい手は無いかと思案をしているうちに、やって来たのは浅草の新堀端あたりの商家の前。二階の窓ががらりと開き、誰かが降りてきた…。「泥棒か？　泥棒だったらとっ捕まえて、お礼を手に…違うな。若い衆が女郎買いに出かけるんだ」立てかけた大八車をはしご代わりに、天水桶から地面へと飛び下り闇の中へと消えていく。「へー、見事に降りられるんだな…」感心している男の耳に…悪魔のささやきが響き渡った。件の道を逆にたどり、まんまと二階に潜り込む。「三両だけ盗ませてもらい、稼いで金ができたら、菓子折りでも下げて返しにこよう」明かりが射しているので階下をのぞくと、祝い事でもあったのか、膳部や銚子が散らかったままだ。丁度腹の減っていた男は、足音を殺して一階に降りると、残り物を肴に酒をガブガブ。しばらく飲んでいるうちに、小さな子どもがチョロチョロ入ってきた。元々子煩悩だったこの泥的。抱いてあやしているうちに、火鉢につまずき、その拍子で土間の穴蔵に落っこちた。「何だ？　物凄い音がしたぞ…？」物凄い音に店の者が起き出し、穴蔵に落ちたのは誰か､と聞くと『泥棒だ!!』と大騒ぎ。そのうち主の幸右衛門が出てきて…。「祝いの後に縄つきを出したくありません｡泥棒とはいえ､まだ何も盗ってないようだから穴蔵から引きずり出した上、厳重に説諭して見逃してあげましょう」その『引きずり出す』役目を仰せつかったのは、鳶の頭で《向こう見ずの勝つぁん》と言う異名を持つ男。 この男、身体中彫り物だらけでいかにも強そうだが…｡しかし､穴蔵の中は真っ暗で､相手がどんなやつかも分からないのでなかなか降りられないため､とりあえず一発虚勢をかます｡「おい、泥棒!!　今から降りていくから、覚悟しやがれ!!」「何を!?　下りてくりゃ、てめえのふくらはぎ､食らいつくぞ！」「旦那ァ…アタシは…ふくらはぎだけは脆いんです…。え？　一両くれる？　やい、泥棒、観念しろ!!」「現金なやつだなぁ。もし降りてきたら、てめえの急所にぶら下がって､ねじ切るぞ！」「ええ、旦那ァ…アッシの急所はちぎれたらそれまでなんですよ…｡やっぱりお役人の方が…。二両に値上げ？　やい、泥棒!　旦那が俺に二両下さるからな!!そのうちの一両やるから上がってきて下さい…」「てめぇのほうこそ下りてこい。てめえの喉笛ィ食らいつくから！」「だんな、あっしはごめんこうむって…。三両に値上げ?やい､泥棒!!今度は三両下さるんだ!!俺はもう絶対降りていくからな!!」これを聞いた泥棒、「えっ､三両ならこっちから上がっていこう」。