船体の基本形状は鉄と鋼骨混合の船体にシップ式マスト3本と中央部に1本煙突を持つ当時の一般的な蒸気船の形態で、艦橋は2番煙突の後方にあった。生存性確保のために船体は9つの水密区画に分かれ、機関区の底は二重底となっていた。修理ドックの少ない海外で使用するために水面下には腐食や汚れの付きにくい亜鉛板が貼られた。主砲の15ｃｍ（22口径）単装砲を舷側の砲門部に片舷5基ずつ計10基を配置された。「オルガ」のみサモアで横転座礁した損傷を復帰する際に士官候補生の練習艦に改装され、帆走設備を全廃し、前後のマストは頂上部に射撃観測所を持つ単脚式の物に更新された。備砲は8.8cm（30口径）速射砲2基と3.7cm回転式機砲10基のみで機関・武装の練習に用いられた。
「ときわ」は、中期防衛力整備計画に基づく昭和62年度（1987年度）計画8,100トン型補給艦4013号艦として、石川島播磨重工業東京工場で1988年5月12日に起工され、1989年3月23日に進水。1990年3月12日に就役し、自衛艦隊に直轄艦として編入され、横須賀基地（神奈川県）に配備された。1991年4月26日、湾岸戦争に伴うペルシャ湾掃海派遣部隊所属艦として、掃海母艦「はやせ」、掃海艇「あわしま」「さくしま」「ゆりしま」「ひこしま」とともに横須賀を出港し、ペルシャ湾で機雷掃海任務に従事する艦艇の補給任務等に従事する（自衛隊ペルシャ湾派遣）。この時、自衛隊員と日本国内の家族との連絡のために「海上自衛隊ときわ船内郵便局」が設置された。海上自衛隊の艦艇内に船内郵便局が設置されたのはこの時が初めてであり、船内郵便局の消印欲しさに激励手紙が送られる事態となり、寄港時を見計らって未使用切手に押印に押してもらおうとする業者もあった。1994年、護衛艦「くらま」「さわかぜ」「はたかぜ」「こんごう」「あさぎり」「ゆうぎり」「はまぎり」「あまぎり」および潜水艦「たけしお」と共に環太平洋合同演習(RIMPAC)に参加。1994年6月24日、護衛艦隊に直轄艦として編入された。1999年9月23日、トルコ北西部地震の被災者救援のため国際緊急援助隊法に基づき輸送艦「おおすみ」、掃海母艦「ぶんご」と共にトルコ共和国派遣海上輸送部隊を編成。神戸港よりトルコ共和国イスタンブールに向け仮設住宅の輸送を実施する。平均速力18kt（約33km/h）で連続23日間という海上自衛隊史上初の長距離連続航海を行った。2001年11月25日、テロ対策特別措置法に基づき、護衛艦「さわぎり」とともにインド洋に向けて呉基地（広島県）を出港する。2002年2月12日、テロ対策特別措置法に基づき、護衛艦「はるな」「さわかぜ」と共にインド洋に派遣。同年6月まで任務に従事し、8月7日帰国した。2002年11月25日、テロ対策特別措置法に基づき、インド洋に派遣。翌2003年3月9日にフランス海軍への燃料補給を開始。3月11日にニュージーランド海軍への燃料補給を開始。3月20日にイタリア海軍への燃料補給を開始。この日にイラク戦争が開戦する。3月28日にオランダ海軍への燃料補給を開始。4月5日にギリシャ海軍への燃料補給を開始。4月6日にカナダ海軍への燃料補給を開始。4月8日にスペイン海軍への燃料補給を開始。同年4月まで任務に従事し、5月20日帰国した。2003年10月28日、テロ対策特別措置法に基づき、護衛艦「ひえい」「あけぼの」と共にインド洋に派遣。2004年3月まで任務に従事し、4月22日帰国した。2004年12月26日に発生したスマトラ沖地震の被災地援助の為、国際緊急援助隊派遣法に基づき護衛艦「くらま」、輸送艦「くにさき」とともに派遣され、援助物資の輸送などの救援活動を実施した。2005年11月14日、テロ対策特別措置法に基づき、護衛艦「きりさめ」と共にインド洋に派遣。2006年3月まで任務に従事し、4月23日帰国した。2006年4月3日、護衛艦隊隷下に第1海上補給隊が新編され編入された。2007年7月13日、テロ対策特別措置法に基づき、護衛艦「きりさめ」と共にインド洋に派遣。11月2日、根拠法であるテロ対策特別措置法は延長されず期限切れにより失効。展開中の全部隊は撤収、11月23日帰国した。2009年3月16日、新テロ特措法に基づき、護衛艦「あけぼの」と共にインド洋へ向けて出航、9月1日帰国。2011年3月11日、東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）の発生による災害派遣のため横須賀を出港する。3月13日には搭載ヘリコプターが、アメリカ海軍空母「ロナルド・レーガン」の搭載ヘリコプター2機とともに非常食3万食を、被災地である宮城県気仙沼市に輸送した。2011年10月31日、横須賀基地に停泊中、油流出事故が発生。海上自衛隊が出動してオイルフェンスを張るなどして油を回収した。流出元は、機関室の発電機と見られている。2012年1月7日、横須賀基地に停泊中の2040時ごろに火災事故が発生。海上自衛隊、横須賀市消防局が出動して消火した。火元は、機関室の発電機とみられている。負傷者は出なかった。2018年4月27日と28日、関東南方海域において護衛艦「すずなみ」、P-3C及び潜水艦とともに英海軍との共同訓練に参加する。主要訓練項目は対潜戦訓練、模擬洋上給油訓練、航空機相互発着艦訓練、戦術運動等。英海軍からはフリゲート「サザーランド」が参加した。2018年9月に艦内で3等海尉の男性が自殺し、乗員約140名へのアンケート調査により、艦長などの複数の上官によるパワーハラスメントの疑いがあるとされ、同年12月18日に護衛艦隊司令部に事故調査委員会が置かれる。艦長は同月27日付の人事異動で護衛艦隊司令部付とされた。現在、護衛艦隊第1海上補給隊に所属（定係港は横須賀）。