Проектные работы начались в августе 1938 г. В результате продувок моделей в аэродинамической трубе и буксировок в опытном бассейне появился высокоплан чистых форм. Для достижения заданной дальности полета конструкторы «Каваниси» установили на самолет восемь сравнительно небольших крыльевых непротектированных баков и шесть больших баков в корпусе. Фюзеляжные баки были оборудованы системой наддува нейтральным газом и частично протектированы. Причем в случае повреждения бака топливо, вытекшее в фюзеляж могло быть закачено в неповрежденный бак. Общая емкость топливной системы достигла 17040 л - топливо составляло 29% взлетного веса.
Экипаж имел хорошую бронезащиту. Оборонительное вооружение должно было состоять из трех 20-мм пушек «тип 99 модель I» в носовой, верхней и задней башнях, 7,7-мм пулеметов «тип 92» в двух боковых блистерах, двух бортовых окнах и в нижней установке.
Двигатели были выбраны 1530-сильные Мицубиси МК4А «Касей»-11 - 14-цилиндровые «звезды» воздушного охлаждения. Первый опытный Н8К1 был готов 31 декабря 1940 г. В январе следующего года состоялся первый полет. Во время скоростной рулежки и на взлете самолет показал себя крайне неустойчиво, а вскоре после поднятия носа фонтаны брызг стали заливать винты и поднимались выше крыла. Опытный Н8К1 тут же вернули на завод. Там изменили обводы нижней части фюзеляжа и добавили еще одну «скулу», после чего самолет тут же вернули на испытания. Хотя управляемость на воде была все еще хуже, чем у Н6К, зато в целом она заметно улучшилась, а другие характеристики самолета были гораздо выше. В конце 1941 г после проведения войсковых испытаний флот санкционировал начало серийного производства самолета под обозначением «летающая лодка^ морской тип 2^модель 11» (Н8К1).
К этому времени были построены и облетаны еще две предсерийные лодки с модифицированными корпусами - вторая из них имела увеличенный киль, ставший образцом для серийных машин. На серийные самолеты Н8К1 «модель 11» ставились двигатели Мицубиси МК4А «Касей»-11 или МК4В «Касей»-12. Вооружение состояло из двух 20-мм пушек «тип 99 модель 1» -по одной в носовой и хвостовой башнях и четырех 7,7-мм пулеметов «тип 92». Самолет мог нести две 800- кг торпеды или восемь 250-кг бомб, а также глубинные бомбы. Первый боевой вылет Н8К1 состоялся в ночь на 5 марта 1942 г, когда два самолета из кокутай «Йокогама'’, поднявшись с атолла Вотье (Маршалловы острова) , дозаправились с подводных лодок и нанесли бомбовый удар по Перл-Харбору. Так как над Гонолулу была плохая погода, результаты были нулевыми. Вскоре такие налеты пришлось прекратить из-за того, что американский флот занял острова Фрегат Шоалс, у которых проводилась дозаправка с подводных лодок. Однако в качестве океанского разведчика Н8К1 оказалась очень удачной - хорошая защита экипажа, баков и мощное вооружение в сочетании с высокой скоростью позволяли ей постоять за себя в бою с истребителями.