日本の潜水艦は大正末期から、艦隊に随伴して敵艦隊の索敵、追躡（ついじょう：後から追うこと。追跡。）、漸減にあたる高速力の海大型（海軍式大型）潜水艦と、長躯敵泊地近くに進出し敵艦隊の動向見張り、追躡にあたる巡潜型（巡洋潜水艦）とに分かれて発達してきた。 巡洋潜水艦として最初に建造された巡潜1型は、ドイツの潜水艦技術を取り入れるため、ドイツのゲルマニア社の元潜水艦開発部長テッヘル博士他の技術者を招聘し、その指導下で建造された。 兵装を日本式に改めた以外はドイツのU142型の設計を踏襲し、燃料搭載量を増加し航続力をオリジナルの10ノットで18,000浬から24,400浬に延伸している。 また、最終艦の伊号第五潜水艦では小型水上偵察機1機を搭載した。 次級の巡潜2型では、機関出力の増大により水上速力を21ノットに引き上げた。 航空兵装は射出機と小型水上偵察機1機を搭載した。
巡潜3型は潜水戦隊旗艦とするため居住性と通信能力の強化などがなされ、10,000馬力の機関により、海大型に匹敵する水上速力23ノットを得た。 魚雷発射管は艦尾装備を廃止し艦首に6門装備、航空兵装は後甲板に格納筒2基、射出機1機を装備し、水上偵察機1機を搭載した。 伊号第八潜水艦は昭和9年（1934年）度の第二次補充計画で建造された。
無条約時代に突入した1937年（昭和12年）度の第三次補充計画（マル三計画：○の中に三）では巡潜3型の発展型として甲、乙、丙、3種類の巡潜型潜水艦が計画された。 甲型は潜水戦隊司令部設備を持ち、水上偵察機を搭載したもっとも大型の巡潜である。 航空兵装は射出機1機を前甲板に装備し、水上偵察機1機を搭載した。 当初の計画では、艦隊決戦において、甲型が子隊の乙型、丙型、海大型を率いて長躯ワイ近海まで進出し、出撃してくるアメリカ艦隊の索敵、追躡、漸減にあたることになっていたが、開戦後にそのような状況は生起しなかった。
乙型は甲型から潜水戦隊旗艦設備を除いた形式で、若干小形となっている。 航空兵装は甲型と同一である。 昭和16年（1941年）度のマル急（○の中に急）計画では、巡潜乙型改（伊第四十型）潜水艦6隻が計画された。 巡潜乙型改は開戦後に建造されたたため、機関を巡潜3型と同じ艦本式1号甲10型ディーゼル2基とし、出力が若干低下したが、水上速力23.5ノットを維持している。 マル追（○の中に追）計画で計画された巡潜乙型改2（伊五十四型）潜水艦は7隻が計画され3隻が竣工した。 本型は戦時急造を更に進め、機関を製造容易な艦本式22号10型に変更したため、出力が低下し速力は17.7ノットに低下した。 また、主電動機も従来の約半分の出力とされたため、水中速力も8.5ノットから6.5ノットに低下した。 しかしながら機関重量の低減と燃料搭載量の増加にわり航続距離は増大している。 また内殻板をDS鋼からMS鋼（軟鋼）に変更したが、板厚を厚くすることで耐圧深度を維持している。 兵装については、魚雷搭載数を17本から19本に強化している。
丙型は航空兵装を持たず、魚雷発射管の数を2門増やし8門とし、魚雷搭載数を20本に増やし魚雷兵装を強化した形式である 丙型は建造を急ぐため巡潜3型の線図を流用した。 丙型はマル三計画の5隻が開戦までに完成、続いてマル急（○の中に急）計画で6隻、マル追（○の中に追）計画で6隻、改マル五（○の中に五）計画で40隻の建造が計画されたが、完成したのはマル急計画の3隻、マル追計画の3隻のみであった。 マル急計画の3隻はマル三計画の建造艦と変わるところはないが、マル追計画の3隻は巡潜乙型の線図を使用し、航空兵装を撤去した艦型となった。 機関を製造容易な艦本式22号10型に変更したため、出力が低下し速力は17.7ノットに低下した。 また、主電動機も従来の約半分の出力とされたため、水中速力も8.5ノットから6.5ノットに低下した。 しかしながら機関重量の低減と燃料搭載量の増加にわり航続距離は増大している。 また内殻板をDS鋼からMS鋼（軟鋼）に変更したが、板厚を厚くすることで耐圧深度を維持している。 魚雷発射管は乙型と同じく6門（艦首）であったが、魚雷本数は17本となった。
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