昭和16年（1941年）のマル追（○の中に追）計画で3隻が計画された補給潜である。 1941年（昭和16年）9月に出された最初の要求では、洋上での飛行艇に対する燃料、魚雷、弾薬、糧食等の補給にあたるものであった。 艦型が決定したのは1942年（昭和17年）9月で、最初の案に対し、航続力を延伸、主砲および機銃を装備し、発射管を増加（艦首2門）するかわりに補給物件量を減ずることとなった。 1943年（昭和18年）5月に第1艦が起工されたものの、1944年（昭和19年）9月になって、離島などに対する航空燃料、消耗兵器補給の要求が出され、水中航続力増加、主砲撤去、機銃増備、補給物件減少等の変更が実施された。
1945年（昭和20年）1月28日に竣工した伊号第三百五十一潜水艦は、当初目的とは異なる南方とのガソリン輸送に投入され、1回目は成功したが、2回目の帰途にアメリカ潜水艦「ブルーフィッシュ (Bluefish) 」に撃沈された。
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