Sau khi đưa vào sử dụng một thời gian, JMSDF đã nhận ra thiết kế của tàu khu trục lớp Kongo còn tồn tại một số hạn chế nhất định như không có nhà chứa cho trực thăng săn ngầm, hệ thống radar mặc dù rất hiện đại nhưng lại kém hiệu quả khi hoạt động tác chiến tại các khu vực lộn xộn gần bờ. Hơn nữa, việc tập trung quá nhiều vào nhiệm vụ đánh chặn tên lửa đã dẫn đến làm giảm khả năng tác chiến đa dạng của tàu. Vì thế, JMSDF đã quyết định phát triển một thế hệ tàu khu trục mới nhằm bổ sung và khắc phục những hạn chế của tàu khu trục lớp Kongo. Chương trình phát triển tàu khu trục mới đã được Chính phủ Nhật tiến hành phê chuẩn ngân sách tài chính vào năm 2004 và được định danh là lớp Atago.[4]

Cơ sở căn bản để phát triển tàu khu trục lớp Atago là khung sườn, vỏ tàu và hệ thống động lực trạm nguồn của tàu khu trục lớp Kongo. Tàu khu trục lớp Atago có hình dáng thon dài đặc trưng vươn xa tới mũi tàu dạng bán trụ, kéo dài đến 85% chiều dài của nó, mũi tàu hình nêm và đuôi tàu có mặt cắt thẳng đứng phía sau. Các đường viền thép dọc vỏ tàu được thiết kế nhằm giảm biên độ va đập của sóng biển vào mạng tàu và lườn tàu, đồng thời giảm ma sát của nước biển khi tàu chuyển động. Thân tàu được kéo dài thêm 10 mét để thiết kế thêm nhà chứa cho máy bay trực thăng vốn không có trên tàu khu trục lớp Kongo  Ngoài ra, để tránh rung lắc và va đập mạnh với sóng biển, thân tàu được trang bị hệ thống ổn định rung lắc và các sống tàu trên mạn tàu.[5]

Theo các thông số kỹ thuật thì tàu khu trục lớp Atago có thể duy trì tốc độ hải trình lên đến 20 hải lý/giờ trong một thời gian dài khi biển đang động cấp 7. Cột buồm của tàu được thiết kế lại nghiêng về phía sau, các ống khói tàu được bố trí dọc theo thân tàu và nằm ẩn vào trọng phần thượng tầng nhằm làm phân tán hơi nóng giúp tằng khả năng tàng hình của tàu. Cả lớp Kongo và Atago đều được tối ưu cho nhiệm vụ chỉ huy hạm đội, phần thượng tầng của tàu được làm cao hơn, bên trong bố trí sở chỉ huy 2 tầng tương tư như tàu khu trục lớp Arleigh Burke đời IIA (Flight IIA) của Hải quân Liên bang Mỹ.[5] Trong cấu trúc của tàu được sử dụng các loại vật liệu siêu bền: hợp kim nhôm, nhựa tổng hợp và các lớp phủ có khả năng chống chịu mài mòn. Kho đạn dưới hầm tàu được bao bọc bởi một lớp thép có độ dày 25mm. Phần quan trọng nhất của cấu trúc boong thượng tầng được bảo vệ bằng các tấm thép tổ ong. Tầng trên cùng được bọc bằng một lớp nhựa vinyl chống mòn, gỉ.[4]

Tàu khu trục lớp Atago dài 165m, rộng 21m, mớn nước 6,2m. Do kéo dài phần boong tàu phía sau nên lượng giãn nước của tàu khu trục lớp Atago tăng đáng kể. Lượng giãn nước toàn tải của tàu lên đến 10.000 tấn, như vậy theo tiêu chuẩn NATO, Atago thuộc lớp tàu tuần dương mang tên lửa điều khiển.[4] Thủy thủ đoàn có biên chế đầy đủ gồm 300 quân nhân bao gồm cả sĩ quan chỉ huy chia 2 ca hoạt động liên tục 24 tiếng mỗi ngày.

Các tàu khu trục lớp Atago có khả năng hoạt động trong khu vực đối phương sử dụng vũ khí hủy diệt lớn. Trên các boong tàu và thân tàu không có cửa sổ. Các khoang làm việc, sinh hoạt được lắp đặt thiết bị lọc không khí độc. Trên tàu được lắp đặt các băng chuyền vận tải và thang máy để vận chuyển hàng hóa từ trên sàn tàu xuống hầm tàu và xếp đặt vào các khoang chứa hàng. Một trong những phương tiện vận chuyển đảm bảo di chuyển hàng trên toàn bộ mặt sàn, từ mũi tàu đến đuôi tàu. Trên phần mũi tàu và phần đuôi tàu được bố trí hai vị trí để tiếp nhận hàng hóa, được vận chuyển đến bằng máy bay trực thăng.

Các trang thiết bị được thiết kế theo dạng module cho phép sử dụng giải pháp sửa chữa các bộ phận riêng biệt bằng cách thay thế, nhanh chóng thay đổi các block bị hỏng hóc lực lượng theo biên chế trên tàu hoặc bằng lực lượng bảo dưỡng, sửa chữa của căn cứ hải quân.[4][5][6]

Có tất cả hai chiếc thuộc lớp Atago đã được JMSDF đóng mới và đưa vào sử dụng.