Do hạn chế từ sau Chiến tranh thế giới thứ 2, Nhật Bản không được phép sở hữu vũ khí hạt nhân. Do vậy, Nhật Bản cũng không có kế hoạch đóng các tàu ngầm hạt nhân, tuy nhiên việc trang bị cho lực lượng tàu ngầm các tàu chạy bằng diesel lại được phát triển một cách linh hoạt. Tàu ngầm lớp Oyashio được phát triển trên nền tảng tàu ngầm lớp Harushio. Nó lớn hơn loại tàu ngầm lớp Harushio để có chỗ cho hệ thống định vị thủy âm đặt bên sườn. Quá trình nghiên cứu, đóng mới các tàu ngầm thuộc lớp Oyashio được thực hiện bởi Kawasaki Heavy Industries và Mitsubishi Heavy Industries. Đã có 11 chiếc thuộc lớp này được hạ thủy và đi vào hoạt động trong giai đoạn 1994 - 2006.

Tàu ngầm lớp Oyashio vốn được thiết kế để chống tàu ngầm và tàu mặt nước, rải thùy lôi, quét ngư lôi, làm nhiệm vụ tuần tra và trinh sát, bảo vệ các căn cứ hải quân, những tuyến đường biển...Lớp tàu ngầm này vận hành rất tốt trong vùng biển nông, có khả năng di chuyển ở gần khu vực đáy biển hơn các loại tàu ngầm tấn công khác.

Tàu được tích hợp thiết kế thân tàu dạng lá cuốn với kiểu giọt nước ở thiết kế trước đây của JMSDF, boong tàu dạng thẳng, khác với các tàu thế hệ trước có đặc điểm tròn hoặc hình thuôn. Tàu có cánh lái ở đuôi tàu dạng chữ thập và một trục chân vịt đơn lớn để làm giảm sức cản khi di chuyển trong lòng biển. Thân tàu làm bằng loại thép cường độ cao và ít nhiễm từ, cho phép lặn nhiều lần tới độ sâu tối đa khi cần thiết. Ngoài ra, việc sử dụng thép cường độ cao cũng giúp làm giảm được trọng lượng của vỏ tàu chịu áp lực, cho phép chở được nhiều nhiên liệu và vũ khí hơn. 

Toàn bộ phần thân tàu được chia thành 8 khoang kín nước. Các khoang được ngăn cách bởi vách ngăn bên trong lớp vỏ kép có tác dụng điều hoà áp suất, tăng khả năng sống sót cho tàu lên rất nhiều, thậm chí với một khoang và hai két liền kề bị ngập nước, tàu vẫn có khà năng hoạt động bình thường. Bên trong tàu rất chật hẹp vì không gian xung quanh có vô vàn thiết bị. Dọc theo thành tàu là cơ man hệ thống đường ống thủy lực và khí với rất nhiều van, đồng hồ. Khi di chuyển từ khoang này sang khoang kia là thông qua các cửa tròn, các phòng rất nhỏ từ bếp đến cabin ngủ, có thể nhận ra rằng tiện nghi trong tàu ngầm là rất khó. Mọi thứ phải phù hợp với không gian hạn chế. Hệ thống chì huy và hệ thống điều khiển hoả lực được bố trí trong phòng điều khiển chính, phòng này tách biệt với các khoang khác.

Các tàu ngầm thuộc lớp Oyashio được trang bị hệ thống điều hòa không khí để duy trì độ ẩm và nhiệt độ ở mức phù hợp trong các khoang, tạo điều kiện thuận lợi cho công tác của thủy thủ đoàn. Ngoài ra tàu còn được trang bị hệ thống lọc và tái tạo không khí, cung cấp lượng oxy đầy đủ, đồng thời hấp thụ lượng khí Cacbonic, các khí độc khác có hại cho cơ thể con người.

Để giảm bớt dấu hiệu bộc lộ âm thanh, các cửa xả nước được bố trí cách xa phần thân tàu phía mũi và vỏ tàu được phủ một lớp ngói bảo vệ bằng cao su để hấp thu sóng âm, làm giảm thiểu và chệch tín hiệu dội lại của thiết bị dò tìm đối phương. Lớp vỏ này cũng làm giảm tiếng ồn do tàu ngầm phát ra, do đó làm giảm khoảng cách bị phát hiện bởi sona thụ động của đối phương. Đuôi tàu có lớp che phủ bên ngoài hấp thụ âm thanh. Động cơ của tàu cũng được đặt cách ly trên bệ đỡ cao su và không chạm vào thân tàu, làm giảm rung động và triệt tiêu tiếng ồn. Vì thế, Oyashio được xem là một trong những lớp tàu ngầm ít gây tiếng ồn nhất khu vực châu Á.

Để có thể luôn sẵn sàng chiến đấu cho sự sống còn và cứu hộ thuyền viên của tàu, trong các khoang đầu tiên, thứ hai và thứ sáu là các khoang sinh tồn, chứa bè và thiết bị thông tin liên lạc. Trong trường hợp xảy ra tai nạn, thuỷ thủ đoàn có thể rời khỏi tàu ngầm, mặc bộ quần áo lặn và dụng cụ thở rồi đi qua các cửa khoan để đến lối thoát hiểm hoặc buồng giảm áp. Thuỷ thủ cũng có thể thoát ra khỏi tàu thông qua ống phóng ngư lôi ở khoang thứ nhất. Mỗi khoang (trong trường hợp xảy ra tai nạn có thể được đóng kín) luôn có dự trữ thực phẩm và nước cho các pin không khí tái sinh. Trong trường hợp xảy ra cháy nổ, ngay lập tức người ta phải ngăn chặn các phản ứng đốt cháy, trong đó có việc sử dụng hệ thống hoá chất bảo vệ như phun khí trơ (Freon). Hệ thống này có thể dập lửa nhưng nó có thể gây chết người nếu không cẩn thận.

Tàu ngầm lớp Oyashio có chiều dài 82 m, chiều rộng 8.9 m, độ mớn nước 7.4 m, lượng giãn nước là 2,750 tấn (tiêu chuẩn) và 4,000 tấn (khi lặn). Tàu có độ sâu hoạt động khoảng 240 m và độ sâu lặn tối đa 300 m, cho phép thuyền trưởng tự do hơn về chiến thuật so với mức độ vẫn có trước đó trên các tàu ngầm thông thường. Tàu không hạn chế về thời gian khi lặn sâu ở mức tối đa. Tàu có thể hoạt động liên tục 240 ngày trên biển trong một năm. Tàu được trang bị hệ thống xử lý thông tin tình báo chiến đấu thông minh cùng hệ thống tự động cao nên thủy thủ đoàn chỉ cần 70 người (gồm 10 sĩ quan) để vận hành.[1][2][3][4][5][6]