Năm 2004, một đánh giá về các hệ thống tàu ngầm thế hệ mới dựa trên các tính năng cơ bản đã được JMSDF thực hiện. Việc phát triển tàu ngầm lớp Taigei của Nhật Bản được tiến hành đồng thời và tổng hợp bởi nhiều nghiên cứu trong các lĩnh vực khác nhau nhằm có được các cấu phần tàu với tính năng vượt trội để đưa vào hoạt động trong những năm 2020 và sau đó.

Các nhà nghiên cứu Nhật sử dụng các công nghệ mô phỏng để tối ưu hóa thiết kế và phân tích hiệu quả; theo tiến độ, khảo sát được thực hiện từ năm 2005-2008, thử nghiệm nội bộ - từ năm 2007-2009, các tàu ngầm sẽ được ra mắt vào những năm 2020, với tổng kinh phí 800 triệu yên.

Năm 2005, nghiên cứu hệ thống sonar và động cơ đẩy không phụ thuộc không khí (Air-independent propulsion - AIP) đã được bắt đầu với mục tiêu phát triển một mảng sonar mới theo hướng giảm trọng lượng, tiết kiệm năng lượng cũng như nâng cao độ yên lặng và giảm khả năng bị phát hiện; phát triển hệ thống AIP mới để nâng cao tính bền vững dưới nước, cho phép mở rộng phạm vi hoạt động, bao gồm cả các vùng nước nông.

Nghiên cứu các hệ thống sonar và AIP được thực hiện từ 2006-2008 và thử nghiệm từ 2008-2009 với tổng kinh phí 4 tỷ yên.

Năm 2006, một đánh giá về chống phát hiện/chống va chạm liên quan đến hình dạng chân vịt, thân tàu và cấu trúc tàu nhằm giảm tiếng ồn và chống va đập, đã được thực hiện.

Các chuyên gia khuyến nghị sử dụng cấu trúc sàn nổi - các tấm ván sàn được gắn vào lớp vỏ bên trong thông qua cơ cấu đệm để ngăn rung động bên trong tàu ra ngoài và bảo vệ chống va đập từ bên ngoài tàu ngầm. Với kinh phí 400 triệu yên, một nguyên mẫu được phát triển từ năm 2007-2011 và thử nghiệm từ năm 2010-2014.

Năm 2009, các nghiên cứu về hệ thống phát điện của ống thở và hệ thống sonar đã được đánh giá.

Với yêu cầu nhỏ gọn hơn, yên tĩnh hơn và tạo ra lượng điện cao hơn để nâng cao khả năng hoạt động, khả năng sống sót và khả năng tàng hình của tàu, các hệ thống phát điện tiềm năng đã được thử nghiệm, bao gồm động cơ diesel MTU 16V396SE được sử dụng trên tàu ngầm Type 212 và động cơ diesel SEMT Pielstick PA4V200SM, tuy nhiên, cả hai động cơ không đáp ứng được công suất và do đó, việc phát triển một hệ thống phát điện mới đã được triển khai.

1,3 tỷ yên đã được phân bổ để phát triển nguyên mẫu động cơ điện ống thở từ năm 2010-2014 và thử nghiệm từ năm 2014-2015. 4,9 tỷ yên được chi cho việc phát triển nguyên mẫu hệ thống sonar với mục tiêu nâng cao khả năng phát hiện và xử lý thông tin nhằm cải thiện khả năng tác chiến và khả năng hoạt động ở các vùng nước nông từ năm 2010-2013, và thử nghiệm từ năm 2013-2014.

Để phục vụ cho cả tàu ngầm và tàu mặt nước hoạt động trong các môi trường biển đa dạng và phức tạp trong những năm 2030, việc phát triển một hệ thống sonar mới được thực hiện từ năm 2017-2020, thử nghiệm vào năm 2020 với kinh phí 5,1 tỷ yên.

Thông thường, khi bổ sung thiết bị mới vào thiết kế tàu ngầm hiện có giải pháp là mở rộng chiều dài khoang của tàu ngầm, làm tăng kích thước, vật tư và giá cả.

Mục tiêu của dự án nghiên cứu kết cấu tàu ngầm bắt đầu từ 2012 là giảm kích thước và giá cả bằng cách tối ưu hóa dạng cấu trúc của lớp vỏ chịu áp lực của tàu ngầm và thu thập dữ liệu kỹ thuật để phát triển tàu ngầm trong tương lai. Một nguyên mẫu đã được phát triển từ năm 2013-2015 và thử nghiệm nội bộ từ năm 2014-2015 với kinh phí 1,1 tỷ yên.

Năm 2016, công trình nghiên cứu thiết kế thân tàu mới và công nghệ để giảm tiếng ồn chất lỏng giao thoa từ thân tàu và động cơ đẩy và giảm các thành phần tiếng ồn tần số thấp gây ra bởi sự giao thoa tạo ra giữa dòng chảy xung quanh thân tàu và động cơ đẩy và hệ thống sonar mới, đã được tổng kết.

Tổng cộng 1,2 tỷ yên đã được sử dụng để nghiên cứu hệ thống mới thiết kế thân tàu; năm 2017, nghiên cứu về hệ thống truyền động ít ồn cũng đã được nghiệm thu.

Hệ thống truyền động yên lặng được nghiên cứu từ năm 2018-2021 sẽ được thử nghiệm từ năm 2021-2022 với kinh phí phân bổ 5,7 tỷ yên.

Dự án với kinh phí đầu tư 4,4 tỷ yên để tạo mẫu hệ thống cung cấp và lưu trữ điện năng hiệu quả cao theo hướng thu nhỏ hệ thống cung cấp điện, tăng công suất và dung lượng của hệ thống lưu trữ điện kéo dài từ năm 2019-2022 và thử nghiệm để mô phỏng việc lắp đặt trên tàu ngầm sẽ diễn ra vào năm 2023.