伊-25號的成功給予日本海軍極大的信心。由於盟軍在太平洋海域的海空軍力量優勢明顯,日本海軍載機潛艇為了充分執行海上偵察任務,往往要在最大航程內甚至超出航程飛行,並用無線電報告情況。1942年,日本聯合艦隊司令部提出一個大膽的設想,即用潛艇搭載飛機攻擊巴拿馬運河以破壞美軍部隊與作戰物資的調動,爭取日軍一定的兵力優勢。為了解決遠程偵察和攻擊的問題,日本海軍開始改進“潛水航母”的戰術和裝備。其中最著名的就是伊-400級大型載機潛艇以及愛知(Aichi)公司為其設計的M6A1“晴嵐”(Seiran)水上偵察機,但伊-400級潛艇最終僅有3艘投入了實戰——伊-400號、伊-401號和伊-402號。1945年4月,伊-401號艇奉命前往中國大連運載長途奔襲巴拿馬運河所需的燃料,但因在瀨戶內海觸雷受損而被迫返回。同年4月12日,接替伊-401號艇的伊-400號繼續執行水下運油任務,最終得以順利返回吳港。不過,由於此時日軍的戰況日益惡化,盟軍的艦隊已在日本本土附近大量集結,巴拿馬運河的攻擊計劃根本無力執行,於是被迫放棄。1945年7月,新的作戰計劃誕生,為攻擊位於烏利西環礁的美國海軍航母基地,日本海軍第一潛艇支隊的伊-400、伊-401、伊-13和伊-14號潛艇共搭載10架M6A1“晴嵐”從大湊出發經由4條不同的航線前往作戰海域。7月16日,伊-13號遭遇美國海軍驅逐艦“勞倫斯.泰勒”號(Lawrence C. Taylor)和護航航空母艦“安齊奧”號(USS Anzio),潛艇很快被美軍飛機擊沉。伊-401號也不順利,潛艇由於遇到了強烈的風暴而受損,伊-400號則發生了一次由電子設備故障引起的火災。在還沒達到預定集結地點的途中,各艇接到日本戰敗投降的消息。作戰於是被迫終止。伊-400號潛艇也於1945年8月28日在本州以東海面向美軍投降。