这种潜艇的缺陷是：机库如此沉重，使得潜艇有翻船的危险。因此，设计师采用横向双筒结构。艇尾的乘员舱室恢复为单筒，艇首还有两个鱼雷舱，潜艇上可以容纳140名船员和飞行员。这种航母潜艇长293英尺，水上排水量3500吨，水下6500吨，是二战期间最大的潜艇，只有1959年的本杰明富兰克林级核潜艇再次达到类似规模。

航母潜艇项目受到日军高度重视。1942年1月13日，山本决定上这个怪物项目。同年4月18日，它已经成为日本海军的优先项目，也是在这一天，美国空军越过浩瀚的太平洋直接轰炸了东京。次年1月，日军正式开工建造航母潜艇。

日本制订的第一个作战计划是，利用航母潜艇和轰炸对美国西海岸城市进行生化攻击。考虑到使用生化武器的恶劣影响，日本后来将计划改为轰炸旧金山、华盛顿或纽约等城市。随着美国的优势越来越明显，日本又改变计划，把目标指向巴拿马运河，以便让美国海军数月内无法通过该运河输送兵力。日军还向当年参与设计巴拿马运河的一位日本工程师取经，并在吴港专门制成加通水闸的模型，用以演练攻击套路。

不过由于吴港频繁遭到美机轰炸，日军计划受到干扰。而在去巴拿马的海路上，美军也布下重兵。美国还先发制人，调集3000多艘舰船，准备对日本本土发动攻击。鉴于日军极度缺乏柴油，后来日本军部下令，取消轰炸巴拿马运河的行动，改为攻击美军在西太平洋上的前进基地乌利西环礁。其实，1945年才服役的4艘航母潜艇已经无力扭转局势，只能绝望地看着美国人不断前进，并把核弹扔到广岛和长崎。而且，当年6月美军已占领冲绳，并有14 艘航母聚在乌利西环礁，准备与日军大战。

日本无条件投降一周后，日本航母潜艇收到最后命令：毁掉潜艇编队的所有武器和重要文件。于是，伊-401号销毁了所有图表、代码组、日志以及重要文件，并射空全部鱼雷。伊-400号也做了类似处理。伊-401随后被美军带到夏威夷。在那里，美国海军专家进行了检查，他们对日军技术的先进感到惊讶。为防止苏联等共产主义国家获得这些机密，1946年5月，美军将这些航母潜艇毁掉，沉入海底。