为增强火力，日本人在利根级上尽量增加了主炮的数量，其主炮排列方式很奇特，四座双联装八英寸主炮全部在舰桥的前方，只有前两座的炮塔对着前方，另两座指向舰桥方向。船尾没有安装主炮塔，代之以防空高炮和水上飞机甲板。利根级可携带五架零式水上侦察机，而一般的日本重型巡洋舰最多只能搭载三架，因此更适合作为航母舰队的侦察舰。在战争中的大多数时间里，利根级也是编入到特混航母编队。当时的水上飞机没有机库，飞机只能固定在弹射器上，战斗中很容易被击中起火。瓜岛战役的埃斯佩兰斯角海战中美军舰队的巡洋舰海伦纳号就因为害怕在海战中侦察机中弹起火而过早将其丢入大海，对后来海战造成一定影响。

开战后，两艘利根级重巡洋舰组成第8战队，担任机动部队的护航舰，负责舰队的防空、反潜和侦察。自空袭珍珠港以来就在一起行动，转战于太平洋和印度洋。中途岛海战中，因利根号上一架水上侦察机起飞延迟了半小时而造成机动舰队航空母舰的覆灭。