Mặc dù có năm chiếc tàu thuộc lớp Yamato được vạch kế hoạch vào năm 1937, chỉ có ba chiếc – hai thiết giáp hạm và một tàu sân bay – được hoàn tất. Do các nguồn lực về hải quân bị thu hẹp, thân của chiếc tàu thứ tư, vốn chỉ hoàn tất được 30%, bị tháo dỡ vào năm 1942; vật liệu tháo ra được sử dụng nhằm cải biến hai chiếc thiết giáp hạm Ise và Hyūga thành những thiết giáp hạm lai tàu sân bay.[29][30][31] Chiếc thứ năm chưa bao giờ được đặt lườn.[30] Cả ba chiếc đều được chế tạo trong điều kiện tối mật nhằm ngăn ngừa các viên chức tình báo Mỹ biết được sự hiện hữu và đặc tính của chúng.[9] Quả thực vậy, Cục tình báo Hải quân Hoa Kỳ chỉ biết đến Yamato và Musashi qua tên của nó vào cuối năm 1942. Trong giai đoạn đầu, những dự đoán của họ về đặc tính của lớp tàu này còn cách rất xa so với thực tế; trong khi họ nói đúng về chiều dài, lớp tàu này được cho là có mạn thuyền rộng 33,5 m (110 ft) (trong thực tế, nó ở vào khoảng 38,7 m/127 ft) và trọng lượng rẽ nước là 40.000–57.000 tấn (thực tế, 69.000 tấn). Thêm vào đó, cho đến tháng 7 năm 1945, bốn tháng sau khi chiếc Yamato bị đánh chìm, người ta vẫn còn cho là vũ khí chính của lớp Yamato gồm chín khẩu pháo 406 mm (16 inch).[32][33] Cả tạp chí Jane's Fighting Ships lẫn giới báo chí phương Tây đều báo cáo sai về đặc tính của con tàu. Vào tháng 9 năm 1944, Jane's Fighting Ships liệt kê trọng lượng rẽ nước của cả Yamato lẫn Musashi là 45.000 tấn.[34] Tương tự như vậy, cả tờ New York Times lẫn hãng thông tấn Associated Press đều cho là con tàu có lượng rẽ nước 45.000 tấn và đạt tốc độ 54 km/h (30 knot);[35] ngay cả sau khi Yamato bị đánh chìm vào tháng 4 năm 1945, The Times ở London tiếp tục gán cho nó trọng lượng rẽ nước 45.000 tấn.[36] Dù sao, sự hiện hữu của những con tàu này, và các đặc tính được dự đoán, đã ảnh hưởng lớn đến các kỹ sư hải quân Mỹ trong việc thiết kế lớp thiết giáp hạm Montana, khi cả năm chiếc đều được chế tạo để nhằm đối phó lại hỏa lực của lớp Yamato.[37]

Yamato

Thiết giáp hạm Yamato được đặt hàng vào tháng 3 năm 1937, được đặt lườn vào ngày 4 tháng 11 năm 1937, được hạ thủy vào ngày 8 tháng 8 năm 1940, và được đưa vào hoạt động ngày 16 tháng 12 năm 1941.[22] Nó trải qua các đợt thực thực tập huấn luyện cho đến ngày 27 tháng 5 năm 1942, khi Đô đốc Isoroku Yamamoto công bố con tàu ở vào chế độ "sẵn sàng chiến đấu".[22] Gia nhập Hải đội Thiết giáp hạm 1, Yamato phục vụ như là soái hạm của Hạm đội Liên hợp Nhật Bản trong trận Midway vào tháng 6 năm 1942, nhưng chưa có dịp đọ súng cùng lực lượng đối phương trong trận này.[38] Trong hai năm tiếp theo sau, nó di chuyển qua lại giữa các căn cứ hải quân Truk và Kure, nhưng vai trò soái hạm của Hạm đội Liên hợp được chuyển cho con tàu chị em với nó là chiếc Musashi.[22] Trong thời kỳ này, Yamato, như là thành phần của Hải đội Thiết giáp hạm 1, được bố trí trong nhiều dịp nhằm phản công các đợt không kích của Mỹ vào các hòn đảo căn cứ Nhật. Ngày 25 tháng 12 năm 1943, nó bị hư hỏng nghiêm trọng sau cuộc tấn công bằng ngư lôi bởi tàu ngầm Skate, và bị buộc phải quay về Kure để sửa chữa và nâng cấp cấu trúc.[22]

Năm 1944, sau khi được nâng cấp rộng rãi dàn pháo hạng hai và pháo phòng không, Yamato gia nhập Hạm đội 2 trong Trận chiến biển Philippine, hoạt động hộ tống cho lực lượng tàu sân bay Nhật.[39] Trong trận Hải chiến vịnh Leyte vào tháng 10 năm 1944, lần đầu tiên nhưng cũng là lần duy nhất, nó sử dụng dàn pháo chính nhắm vào tàu chiến đối phương, và đã đánh chìm tàu sân bay hộ tống Gambier Bay và tàu khu trục hộ tống Johnston trước khi Lực lượng Trung tâm của Phó Đô đốc Kurita rút lui khỏi chiến trường.[40] Bị thiệt hại nhẹ tại Kure trong tháng 3 năm 1945, con tàu được tái cấu trúc lần nữa qua việc nâng cấp hỏa lực phòng không.[22] Yamato bị đánh chìm vào ngày 7 tháng 4 năm 1945 bởi máy bay từ các tàu sân bay Mỹ trong Cuộc hành quân Ten-Go sau khi trúng phải ít nhất 10 quả ngư lôi và 7 quả bom, trước khi bị lật úp. 2.498 người trong số 2.700 thành viên thủy thủ đoàn thiệt mạng, kể cả Phó Đô đốc Seiichi Itō.[33] Việc đánh chìm chiếc Yamato được xem là một chiến thắng lớn của Mỹ, và biên tập viên quân sự Hanson W. Baldwin của tờ New York Times đã viết rằng: "Sự kiện đánh chìm chiếc thiết giáp hạm mới Yamato của Nhật... là một bằng chứng... nếu thật sự cần đến, là đã đánh đúng vào điểm yếu chết người của người Nhật trên bầu trời và trên mặt biển".[41]

Musashi

Musashi được đặt hàng vào tháng 3 năm 1937, được đặt lườn ngày 29 tháng 3 năm 1938, hạ thủy ngày 1 tháng 11 năm 1940, và được đưa vào hoạt động ngày 5 tháng 8 năm 1942. Từ tháng 9 đến tháng 12 năm 1942, nó tham gia các cuộc thực tập huấn luyện trên biển và phòng không tại Hashirajima. Ngày 11 tháng 2 năm 1943, Musashi thay thế chiếc tàu chị em với nó Yamato làm soái hạm cho Hạm đội Liên hợp Nhật Bản. Cho đến tháng 7 năm 1944, Musashi di chuyển qua lại giữa các căn cứ hải quân Truk, Yokosuka, Brunei và Kure. Ngày 29 tháng 3 năm 1944, chiếc thiết giáp hạm trúng phải một quả ngư lôi bắn ra từ tàu ngầm Mỹ Tunny và bị hư hại đáng kể gần mũi tàu. Sau khi sửa chữa và tái trang bị suốt tháng 4 năm 1944, Musashi gia nhập Hải đội Thiết giáp hạm 1 tại Okinawa.[42]

Trong thành phần của Hạm đội 2, vào tháng 6 năm 1944, Musashi hộ tống các tàu sân bay Nhật trong Trận chiến biển Philippine.[42] Tháng 10 năm 1944, chiếc thiết giáp hạm rời Brunei trong đội hình Lực lượng Trung tâm của Đô đốc Takeo Kurita tham gia Trận chiến vịnh Leyte.[43] Musashi bị đánh chìm ngày 24 tháng 10 trong quá trình trận chiến biển Sibuyan, trúng phải 17 quả bom và 19 quả ngư lôi, tổn thất 1.023 người trong số 2.399 thành viên thủy thủ đoàn.[44]

Shinano

Vào tháng 6 năm 1942, sau thất bại của Nhật tại Midway, việc chế tạo chiếc thiết giáp hạm thứ ba của lớp Yamato được tạm ngưng, thân tàu được chuyển dần sang chế tạo một chiếc tàu sân bay.[45] Được đặt tên là Shinano, nó được thiết kế như một tàu hỗ trợ với tải trọng 64.800 tấn, có khả năng chuyên chở, sửa chữa và tái trang bị máy bay cho các liên đội máy bay trên các tàu sân bay khác.[46][47] Cho dù ban đầu con tàu được dự định sẽ đưa ra hoạt động vào đầu năm 1945,[48] việc chế tạo Shinano được đẩy nhanh sau thất bại trong Trận chiến biển Philippine;[49] kết quả là con tàu được hạ thủy ngày 5 tháng 10 năm 1944 và được đưa vào hoạt động khoảng hơn một tháng sau, 19 tháng 11. Chín ngày sau, Shinano rời Yokosuka di chuyển đến Kure. Và đang khi trên đường đi vào sáng sớm ngày 29 tháng 11, Shinano trúng phải bốn quả ngư lôi từ tàu ngầm Mỹ Archer-Fish.[45] Cho dù các hư hại xem ra có thể kiểm soát được, việc ngập nước các khoang bên dưới khiến con tàu bị nghiêng qua mạn phải. Lúc quá trưa, con tàu bị lật nghiêng và chìm, mang theo 1.435 người trong tổng số 2.400 thành viên thủy thủ đoàn.[45] Cho đến tận ngày nay, Shinano là chiếc tàu hải quân lớn nhất từng bị một tàu ngầm đánh chìm.[50][51]