(до июня 1939 г. заказ № 41) После вступления в строй вошла в состав 3-го ДПЛ Первой эскадры ПЛ Шестого флота, и до ноября 1941 г. занималась боевой подготовкой в водах Метрополии. 27.11.1941 г. корабль вышел из Йокосуки, 1.12.1941 г. принял топливо на атолле Кваджелейн и затем, в составе Первой группы ПЛ контр-адмирала Сато Цутому, направился в район к северу от о. Оаху для спасения экипажей сбитых самолетов и перехвата кораблей противника, пытающихся выйти с Перл-Харбор или контратаковать соединение вице-адмирала Нагумо. 6.12.1941 г. I-23 заняла позицию в назначенном районе патрулирования. 23.12.1941 г. ПЛ (капитан 3 ранга Сибата) к северу от Гавайских о-вов торпедировала и повредила два американских торговых судна (суммарным водоизмещением около 8000 т). 12.01.1942 г. ПЛ возвратилась на атолл Кваджелейн. 21.01.1942 г. она направилась в район к югу от о. Оаху для поиска и атаки боевых кораблей противника. 15.02.1942 г. I-23 отдали приказ следовать к Перл-Харбор для навигационного обеспечения удара летающих лодок "Каваничи" H8K1. 18.02.1942 г. ПЛ на связь не вышла, и через неделю ее сочли пропавшей без вести.