Достаточно высокие характеристики „модели 11“ были улучшены при установке на Н8К2 „модели 12“ 1850-сильных двигателей Мицубиси MK4Q „Касей“-22, оснащенных системой впрыска воды. Установку двигателей „Касей“-22 в изменных мотогондолах опробывали на опытном Н8К1. Улучшение летных характеристик позволило запустить в серию модель с двигателями „Касей“-22 уже с 17-го самолета. Киль самолета вновь был изменен. Во всем остальном самолет не отличался от Н8К1. Большая мощность двигателей позволила увеличить взлетный вес с 31 т до 32,5 т, а емкость топливных баков до 18880 л. Вооружение стало по образцу первого опытного самолета, кроме того 7,7-мм пулемет можно было использовать через боковые окна в кабине пилота. Благодаря столь мощному вооружению и высочайшей среди летающих лодок скорости этот самолет по мнению сталкивавшихся с ним пилотов союзников было труднее всего сбить. Постепенно „летающая лодка морской тип 2 модель 12“ заменила более старую „тип 97“, став основным дальним разведчиком флота. Часть самолетов последних серий получила локаторы. Летающая лодка использовалась вплоть до капитуляции Японии.
Первый опытный самолет после использования его в качестве прототипа Н8К2 с двигателями „Касей“-22, переделали в транспортный вариант лодки. Высокий фюзеляж позволил установить внутри него две палубы. Нижняя палуба шла от носа до заднего редана, а верхняя - от крыла до хвоста. Было предусмотрено размещение 29 пассажиров или 64 солдат. Вооружение было сокращено до одного 13-мм пулемета „тип 2“ в носовой башне и одной 20-мм пушки „тип 99 модель 1“ - в кормовой. Установка нижней палубы потребовала перекомпоновки топливной системы - запас топлива был сокращен до 13414 л. После успешных испытаний машина была передана оперативной штаб-квартире флота в Йокосуке, где использовалась в качестве связной. Самолет был запущен в серию под обозначением „транспортная летающая лодка морской тип 2“ - „Сейку“ (Чистое небо) или H8K2-L. Всего с 1943 по 1945 гг было выпущено 36 H8K2-L, которые использовались в транспортных частях флота.
Еще в начале работ по лодке предусматривалась установка убираемых стабилизирующих поплавков, но потом от этого отказались для экономии веса. Однако в 1943 г появилась идея повысить скорость Н8К. Две опытные лодки с двигателями „Касей“-22 были в 1944 г оснащены убираемыми поплавками. Они проходили активные испытания. Вооружение новых Н8КЗ было аналогично Н8К2, но боковые блистеры были заменены люками - позже аналогичная доработка была сделана на серийных Н8К2, а верхняя башня стала убираемой. В 1945 г эти две лодки были переоснащены под двигатели Мицубиси МК4Т-В „Касей“-25Ь мощностью 1825 л.с. Самолеты были переименованы в Н8К4 „модель 23“. Но в серию ни эта модель, ни ее транспортный вариант H8K4-L „модель 33“ не запускались - флоту требовались истребители и он указал Каваниси сосредоточиться на выпуске N1K2-J „Сиден“ .