Stępkę pod pierwszy z budowanych z programu rozbudowy floty na rok 1937 okrętów typu Hei-gata położono 15 września 1937 roku w stoczni koncernu Mitsubishi w Kobe. Wodowania odbyły się pomiędzy lipcem 1938 a listopadem 1939 roku, zaś wszystkie pięć jednostek weszło do służby w marynarce imperialnej w okresie od marca 1940 do października 1941 roku. Brały udział w ataku na Pearl Harbor, Diégo-Suarez i Sydney oraz walkach o Guadalcanal. Żadna z nich nie przetrwała wojny. I-16 – wodowanie 28 lipca 1938, w służbie od 30 marca 1940, stocznia Mitsubishi w Kobe. W 1943 roku przystosowany do celów transportowych przez usunięcie działa pokładowego, zmniejszenie ilości torped zapasowych i przystosowanie zaczepów do montażu łodzi desantowej Daihatsu. Zatopiony 19 maja 1944 roku w rejonie Wysp Salomona przez niszczyciel eskortowy USS „England”. I-18 – wodowanie 12 listopada 1938, w służbie od 31 stycznia 1941, stocznia marynarki w Sasebo. Zatopiony 11 lutego 1943 roku najprawdopodobniej na południe od Wysp Salomona przez niszczyciel USS „Fletcher” przy współdziałaniu wodnosamolotu pokładowego krążownika „Helena”. I-20 – wodowanie 25 stycznia 1939, w służbie od 29 września 1940, stocznia Mitsubishi w Kobe.