К началу войны на вооружении боевых частей находилось 66 Н6К4. Лодки из кокутай «Йокогама» должны были одновременно с налетом на Перл-Харбор бомбить острова Бейкера и Гавланд, но их командир не был уверен в том, что боевые действия начались и отложил налет до следующего дня. Несмотря на то, что самолет проектировался в первую очередь в качестве разведчика, он использовался для бомбардировок целей в голландской Ост-Индии и Рабауле. Однако, «тип 97» оказалась из-за отсутствия бронирования экипажа и протектирования баков легкой целью для истребителей союзников, поэтому для таких задач ее вскоре использовать перестали. Зато в качестве дальнего разведчика, когда вероятность встречи с истребителями противника была небольшой, самолет действовал очень успешно. На просторах Тихого океана пригодилась большая продолжительность его полета.
Учитывая боевой опыт, и чтобы продублировать работы по Каваниси Н8К1, в 1941 г, 119-ая Н6К была оснащена четырьмя двигателями Мицубиси «Кинсей»- 53 мощностью 1300 л.с., открытая турель на фюзеляже была заменена на башню под тот же 7,7-мм пулемет. Эта лодка послужила прототипом для следующей «модели 23» (Н6К5), которая оснащалась двигателями «Кинсей»-51 или -53. Как ни странно, но и эти самолеты не получили ни бронирования экипажа, ни протектирования баков, хотя они уже были предусмотрены для идущей на смену «типу 2» Н8К. Это сказывалось на потерях. Так кокутай «Йокогама» 7 августа 1942 г только в результате одной атаки американской палубной авиации под Гуадалканалом потерял все свои самолеты. В конце 1942 г на трех лодках 851-го кокутая смонтировали поисковый локатор «Яги» - Н6К стал первым пошедшим в бой типом самолета японцев, оснащенным локатором. В 1942 г было выпущено 36 Н6К5, что довело общий выпуск летающей лодки Каваниси до 175 машин, включая четыре опытных и две Н6КЗ. По мере разворачивания производства Н8К, модели Н6К4 и Н6К5 выводились из боевых частей и все больше использовались для транспортных перевозок.
Два Н6К2, переделанные в 1939 г в транспортные самолеты, использовались для перевозки высших офицеров, либо использовались на дальних маршрутах авиакомпании «Авиалинии Великой Японии». В 1940 г, когда производство разведчика уже не испытывало проблем, Каваниси начала небольшими сериями выпускать транспортный вариант под обозначением «транспортная летающая лодка, морской тип 97» (H6K2-L), правда, несмотря на такое обозначение, в основе она имела Н6К4. С лодки снималось вооружение, в фюзеляже оборудовались почтовый и грузовые отсеки перед кабиной пилотов, камбуз за кабиной и далее отсек на восемь пассажиров (или четыре койки), отсек на десять пассажиров, туалет и грузовой отсек. С двигателями «Кинсей»-43 было выпущено 16 H6K2-L и 12 с двигателями «Кинсей»-46. Последние сохранили, правда, без вооружения верхнюю башню. Еще две транспортные H6K4-L были переделаны из Н6К4. Дюжина транспортных лодок «тип 97» поступила во флот, где они использовались в качестве штабных самолетов, а 18 машин попали в авиакомпанию. Они использовались на маршрутах Йокогама-Сайпан-Палау-Тимор, Сайгон-Бангкок и Сайпан-Трук-Понапе-Джалют. Несколько машин разбилось, но некоторые служили до конца войны.
Несмотря на то, что эта летающая лодка оказалась мало известной за пределами Японии, она была во многих аспектах выдающимся самолетом. Она была так популярна среди экипажей, что те даже противились перевооружению на более современную «тип 2», из-за худшей управляемости последней.