Силовая установка состояла из четырех 9-цилиндровых двигателей воздушного охлаждения Накадзима «Хикари»2 (взлетная мощность 700 л. с), которые вращали трехлопастные винты постоянного шага «Сумитомо» диаметром 3,1 метра. Топливо размещалось в шести крыльевых баках, а при необходимости дополнительное горючее можно было взять в специальный отсек в фюзеляже.
Первый прототип новой лодки поднялся в воздух 14 июля 1936 г. Заводские испытания показали, что гидросамолет удался и уже через 11 дней лодку передали военным для пробной эксплуатации. Военные летчики остались довольны машиной, высказав, правда, пожелания об улучшении путевой устойчивости самолета и его управляемости на воде. Отметили также недостаточную мощность двигателей.
Проектировщики срочно доработали конструкцию самолета. Сместили на 50 см вперед ступеньку редана, увеличили размах элеронов и площадь килей для лучшей путевой устойчивости. Согласились заменить и двигатели на 14-цилиндровые Мицубиси «Кинсей» 43 взлетной мощностью по 1000 л. с. каждый. Но ввиду отсутствия на фирме этих моторов было решено закончить испытания первых прототипов с прежними двигателями.
После обширных эксплуатационных испытаний в Кокутае (полк, морской авиации), базирующемся в Иокогаме, первый, третий и четвертый экземпляры лодки получили, наконец, новые двигатели и официально поступили на вооружение под обозначением «Летающая лодка Тип 97 модель 1», или коротко Н6К1. Фирма «Каваниши» получила заказ от авиации ВМФ на серийный выпуск этого самолета.
За первыми машинами последовала партия из 10 предсерийных лодок, получивших обозначение Н6К2 и отличавшихся лишь небольшими изменениями в оборудовании. Н6К2 при нормальном взлетном весе 16 000 кг имела максимальную скорость 332 км/ч на высоте 2100 метров и дальность с подвеской бомб и торпед 4132 км. А на крейсерской скорости 222 км/ч гидросамолет мог барражировать почти 19 часов.
Первый конфликт, в котором довелось участвовать Н6К2, был довольно необычным. Зимой 1939 г. между СССР и Японией возникли разногласия по поводу разделения зон рыболовства в Татарском проливе и Охотском море. Для оказания силового давления на советскую сторЪну применили летающие лодки «каваниши». Из Иокогамы четыре самолета срочно перебросили на север, якобы для тренировок в холодном климате. Японцы считают, что именно подобная демонстрация дальнего морского разведчика (у нас такой машины на вооружении не было) и помогла подписанию совместного решения с выгодными для японских моряков условиями.
Кроме сурового севера, опробовали лодки и в тропиках. Испытания проводились в районе Маршалловых островов и программа была очень насыщенной. Лодки совершали многочисленные взлеты и посадки в открытом море ночью и днем, и отрабатывали заправку со специальных танкеров вдали от базы. Но основной акцент в полетах делался на разведывательное фотографирование. Причем, кроме своей территории, японские летчики тренировались и над островами Гилберта, которые находились под контролем англичан. В одном из таких полетов лодку заметили, но официальный протест англичане почему-то не подали. Выполняя подобные задания, экипажи накопили богатейший опыт дальних перелетов, который очень пригодился в ходе боевых действий на Тихом океане.
Заманчивой была идея использовать новые самолеты и на гражданских авиатрассах. При этом экипажи шлифовали бы летное мастерство, перевозя одновременно груз и почту. Командование авиации Имперского флота подписало с авиакомпанией «Даи-Ниппон» соответствующее соглашение и в качестве транспортных самолетов ей передали две Н6К2. Все военное оборудование и вооружение сняли, а в фюзеляже оборудовали грузовой отсек и две пассажирские кабины на 8 и 10 человек. Такой вариант получил обозначение H6K2-L. Впервые лодка с гражданским регистрационным номером проделала путь из Иокогамы до островов Палау (Каролинские острова) 4 апреля 1939 г. Взлетев в 6 часов утра, лодка пролетела 2610 км до острова Сайпан за 10,5 часов со средней скоростью 260 км/ч. На следующее утро в 7 часов приступили ко второму этапу длинного путешествия, и в полдень экипаж при-воднил гидросамолет в бухте на Палау. Обратный путь проходил по такому же маршруту, и 10 апреля лодка вернулась в Иокогаму.
Первоначально выбор даты вылета и частота подобных рейсов оставались за военными, что не устраивало руководство авиакомпании. Но с конца 1939 г. «Даи-Ниппон» добилась самостоятельности в планировании полетов, и дважды в неделю строго по расписанию H6K2-L стали уходить в дальние полеты. Вскоре авиакомпания заказала следующие шестнадцать H6K2-L (об этой модификации речь пойдет ниже) и в 1941 г. вылеты совершались уже три раза в неделю. В августе 1940 г. открыли новый маршрут длиной 4200 км в сторону Маршалловых островов - Палау-Трук-Понапе-Джалуит. А маршрут Иокага-ма-Палаув октябре 1941 г.продолжили на юг до Дили (о. Тимор). Вылеты по этим супердальним рейсам выполнялись вплоть до нападения на Пирл-Харбор.
После выпуска десяти Н6К2 фирма «Каваниши» передала флоту два штабных Н6КЗ для перевозки важных персон. Дальний разведчик и бомбардировщик Н6К4 стал следующим, самым массовым вариантом самолета - было выпущено 120 машин. Запас топлива на Н6К4 достигал 13,5 тонн и дальность получилась просто рекордной - 6000 км. Поменялось и вооружение: вместо верхней турели с электроприводом оставили пулемет в открытой огневой точке, и еще пара пулеметов стояла в блистерах по бокам фюзеляжа. Хвостовая кабина стрелка за оперением была теперь больше по размерам, поскольку пулемет в ней заменили на пушку «тип 99» калибра 20 мм. Двигатели - все те же Мицубиси «Кинсей» 43, но с августа 1941 г. стали устанавливать чуть более мощный «Кинсей» 46.