«Летающая лодка морской тип 97 модель 2-2» или Н6К4 стала основной серийной модификацией самолета. Запас топлива был увеличен с 7765 л до 13409 л. Башня на фюзеляже была заменена на два боковых блистера с 7,7-мм пулеметом «тип 92» в каждом, по такому же пулемету стояло в носу и верхней открытой турели, а в хвостовой части вместо пулемета была установлена 20-мм пушка «тип 99 модель 1». Самолеты Н6К4 «модели 2-3» с августа 1941 г получили двигатели «Кинсей»-46. Позже самолет переименовали в «модель 22». Всего было выпущено 127 самолетов обеих моделей. Новые лодки почти сразу пошли в дело: в 1939 г четыре «типа 97» были направлены на так называемые «арктические испытания» - кампанию демонстрации силы против Советского Союза, с которым тогда проводились переговоры о статусе Охотского моря. Вскоре после этого дюжина таких лодок была послана в южную часть Тихого океана уже для «тропической подготовки». Проводились полеты в открытом океане, заправки от морских танкеров, полеты ночью. Лодки облетели почти все атоллы Маршалловых островов. «Тренировки» включали и фотографирование британских владений на Тихом океане. Хотя эти полеты были тайными, однажды при фотографирования островов Гильберта из-за плохих погодных условий «тип 97» снизилась до 1000 м, но официального протеста со стороны англичан не последовало.
К началу войны на вооружении боевых частей находилось 66 Н6К4. Лодки из кокутай «Йокогама» должны были одновременно с налетом на Перл-Харбор бомбить острова Бейкера и Гавланд, но их командир не был уверен в том, что боевые действия начались и отложил налет до следующего дня. Несмотря на то, что самолет проектировался в первую очередь в качестве разведчика, он использовался для бомбардировок целей в голландской Ост-Индии и Рабауле. Однако, «тип 97» оказалась из-за отсутствия бронирования экипажа и протектирования баков легкой целью для истребителей союзников, поэтому для таких задач ее вскоре использовать перестали. Зато в качестве дальнего разведчика, когда вероятность встречи с истребителями противника была небольшой, самолет действовал очень успешно. На просторах Тихого океана пригодилась большая продолжительность его полета.
Учитывая боевой опыт, и чтобы продублировать работы по Каваниси Н8К1, в 1941 г, 119-ая Н6К была оснащена четырьмя двигателями Мицубиси «Кинсей»- 53 мощностью 1300 л.с., открытая турель на фюзеляже была заменена на башню под тот же 7,7-мм пулемет. Эта лодка послужила прототипом для следующей «модели 23» (Н6К5), которая оснащалась двигателями «Кинсей»-51 или -53. Как ни странно, но и эти самолеты не получили ни бронирования экипажа, ни протектирования баков, хотя они уже были предусмотрены для идущей на смену «типу 2» Н8К. Это сказывалось на потерях. Так кокутай «Йокогама» 7 августа 1942 г только в результате одной атаки американской палубной авиации под Гуадалканалом потерял все свои самолеты. В конце 1942 г на трех лодках 851-го кокутая смонтировали поисковый локатор «Яги» - Н6К стал первым пошедшим в бой типом самолета японцев, оснащенным локатором. В 1942 г было выпущено 36 Н6К5, что довело общий выпуск летающей лодки Каваниси до 175 машин, включая четыре опытных и две Н6КЗ. По мере разворачивания производства Н8К, модели Н6К4 и Н6К5 выводились из боевых частей и все больше использовались для транспортных перевозок.