千歳型水上機母艦
1933年、後に甲標的となる対潜爆撃標的(以後は甲標的と表記)搭載艦を設計していたが、以下の点を考慮することになった。
兼水上機母艦
兼高速給油艦
必要により艦上機の帰着甲板を設置できること
必要により航空母艦に改造できること
甲標的は軍機扱いであったので、平時の艦種は水上機母艦とした。
軍令部の要求は
基準排水量:8,000英トン
速力:20ノット
航続距離:8,000海里/16ノット
兵装:12.7cm連装高角砲x2基4門、25mm連装機銃x6基12丁
搭載機:八試水偵x24機(連続射出可能なこと)
搭載物資:補給用重油x5,000トン、甲標的x12機(この場合、水偵は減少しても良い)
ロンドン海軍軍縮条約により速力は20ノットに抑えられていた。水上機母艦もしくは高速給油艦としては20ノットで十分と考えられたが、甲標的母艦、また、空母改造の際は30ノットが必要とされた。
1934年3月12日に水雷艇が転覆する友鶴事件が発生し、復原性を考慮した結果、最終的には速力29ノット、補給用重油は大きく減じ1,600トンとしてまとめられた。空母への改造は格納庫の設置、バルジ装着、煙突の処理などの大改造となるため、主機の選定で考慮したのみでその計画は後日とされた。
1934年、第二次海軍軍備補充計画(通称2計画)で千歳型水上機母艦2隻の建造は決定された。それまでの水上機母艦は他艦種からの改装艦で賄われており、本艦型が日本海軍史上初の新造水上機母艦である。千歳型は単なる水上機母艦ではなく、甲標的が実用化された時にその母艦として改装するという特殊な目的を持った艦であった。
本艦型2隻の他、2計画で建造の「瑞穂」、3計画で当初は高速敷設艦とされた「日進」は何れも同じ目的であった。
当初計画では第1状態は水上機母艦として水上機24機を搭載。給油艦として重油2,750トンを他艦に補給可能。速力は29ノットであった。第2状態は甲標的12隻を搭載。水上機は12機、補給用重油は1,000トンとした状態だった。両艦とも第1状態で竣工。昭和13年、「千歳」「千代田」の2艦は竣工。水上機母艦として中国方面へ支援に出勤した。
1940年-1941年にかけ、千代田は第2状態である甲標的母艦に改装された。「千歳」も同様の改装を施す予定だったが、結局改装されなかった。これは昭和17年の写真からも、その行動からも明らかである。
1941年12月、太平洋戦争が開始。開戦時の段階では航空母艦改装は考慮されておらず、昭和14年時には新開発の「十二試二座水上偵察機」を1隻当たり18機を搭載する計画があった。他の水上機母艦、重巡洋艦搭載の機と合わせて計84機の水上爆撃機隊を編成し、水上機母艦のままで攻撃空母として使用される予定だったのではないかとする推定もある。開戦後は千歳は引き続き水上機母艦として運用、千代田は甲標的母艦としてその運搬などに当たった。
1942年6月、2隻ともミッドウェー攻略作戦に参加する予定であったが、ミッドウェー海戦の敗北を受けて中止になった。ミッドウェー海戦で日本は正規空母4隻を失ったため、「あるぜんちな丸」「ぶらじる丸」「シャルンホルスト号」らとともに、千歳型水上機母艦2隻も空母改装予定艦となり、1942年末から工事に入った。1943年末には完成した。