Собранные лодки продолжали поступать в Кокутай в Иокогаме, и в течение 1939 г. этот полк полностью перешел на новые машины. Общее количество Н6К в нем достигало двадцати четырех. Вторым соединением морской авиации, полностью укомплектованным гидросамолетами, стал Кокутай на Тайване, получив двадцать четыре Н6К к ноябрю 1940 г. К началу войны на Тихом океане приступил к перевооружению и полк в Сасебо.
Кроме основной серии военного разведчика Н6К4, за 1940 г. выпустили шестнадцать грузо-пассажирских H6K4-L для авиакомпании «Даи-Ниппон». Оснащенные двигателями «Кинсей» 43, эти самолеты были похожи по внутреннему устройству на первые H6K2-L. Морская авиация получила двадцать транспортных H6K4-L с моторами «Кинсей»46.В военном варианте кабина экипажа выполнялась с меньшим остеклением, а задняя огневая точка не демонтировалась, хотя вооружения в ней не было.
H6K5-L, переданный после войны Индонезии (под крылом видны опозновательные знаки этой страны)
К началу войны на Тихом океане в авиации Имперского флота насчитывалось 66 летающих лодок: кроме упомянутых в Иокогаме и на Тайване, еще пятнадцать в Сансебо и три в Йокосуке. Перед нападением Японии на США базы гидросамолетов разместили поближе к основным театрам военных действий. Лодки из Иокогамы перелетели на атолл Вотье на Маршаллах, а Кокутай с Тайваня перебазировался на острова Палау. Одновременно с атакой авианосцев на Пирл-Харбор летающие лодки с атолла Вотье должны были совершить нападение на американские базы, расположенные на островах Хауленд и Бейкер. Четырехмоторные «каваниши» рано утром 8 декабря точно вышли на цель, но командир соединения не получил по рации из-за помех подтверждения о начале боевых действий. Поэтому гидросамолеты вернулись на базу, повторив атаку на следующий день. Разведчики этого полка 11 декабря бомбили остров Уэйк, внеся свой вклад в захват этой американской базы. Самолеты с Палау переместились на гидроаэродром Давао на Филлипинах, откуда контролировали водное пространство в районе Молуккских островов. Во время одного из разведывательных полетов шесть лодок этой части атаковали голландскую плавучую базу гидросамолетов «Херон».
4 января 1942 г. восемь лодок йока-гамского Кокутая совершили свой первый рейд на бомбардировку важнейшей базы Рабаул (о. Новая Британия). В дальнейшем, после захвата базы японцами, основная часть полка перелетела на остров Грин к северу от Рабаула, а пять машин разместили на острове Мэйкин (о-ва Гилберта). С острова Грин восемь Н6К в начале февраля дважды атаковали ночью Порт-Мор-сби. А 20 февраля разведчики «каваниши» обнаружили эскадру ВМС США во главе с авианосцем «Лексингтон», направлявшуюся к Рабаулу. Однако вернуть базу американцам не удалось, и эскадра, после атаки японскиих бомбардировщиков и торпедоносцев, отступила в сторону Гавайских островов.
Союзники все чаще сталкивались на Тихом океаном с летающей лодкой Н6К, и, в соответствии с установившейся традицией, самолетам присвоили упрощенные названия, чтобы не путаться в длинных японских обозначениях. Военный разведчик получил имя «Мэй-вис» («Mavis»), а его транспортный вариант - «Тилли» («Tillie»). В дальних разведывательных полетах у «Мэйви-сов» было немного шансов встретиться над океаном с истребителями противника. Поэтому такой недостаток, как отсутствие бронезащиты и непротек-тированные топливные баки особой роли не играл. Но если лодки привлекались для атак по наземным базам с сильной противоздушной обороной, то уцелеть экипажу на незащищенной машине было очень трудно. Отсутствие брони и непротектированные баки являлись «ахиллесовой пятой» многих японских самолетов, и уже во время войны приходилось дорабатывать конструкцию. На новой четырехмоторной лодке фирмы «Каваниши», получивший впоследствии обозначение Н8К1 и созданной для замены Н6К, также поначалу отсутствовала защита экипажа и топлива. Однако вскоре военные потребовали установить на Н8К1 бронеспинки кресел и протектировать баки. Непонятно, почему «Мэйвис» не был доработан подобным образом.
Пока готовились к серийному выпуску Н8К1, сборка Н6К не прекращалась. В 1941 г. появилась последняя модификация гидросамолета-Н6К5 с мощными двигателями «Кинсей» 51 по 1300 л. с. Соответственно, увеличилась и максимальная скорость, достигнув 385 км/ч на высоте 6000 метров. Никакой защиты экипажа и топливных баков там не предусматривалось. Усилили только вооружение, добавив над кабиной башенку с дополнительным пулеметом калибра 7,7 мм. Всего выпустили тридцать шесть Н6К5, а с начала 1942 г. «Мэйвис» на конвейере заменила более современная Н8К1 «Эмили». Но окончание серийного выпуска разведчика вовсе не означало конца его военной карьеры, и лодки продолжали нести боевую службу над Тихим океаном.
Часть самолетов последней модификации Н6К5 поступила в Кокутай из Иокогамы, который в очередной раз перебазировался на новое место на Соломоновы острова. Именно отсюда лодки «Мэйвис» в мае 1942 г. вылетали на разведку во время морского сражения в Коралловом море. Однако 16 августа американским самолетам с авианосцев удалось подстеречь четырехмоторные «каваниши» на стоянках и уничтожить почти все машины. После стольудачной атаки американцев гидроавиация Имперского флота насчитывала в этом районе лишь восемь Н6К на Соломоновых островах и по три Н8К в Рабауле и Шортхэнде, Поэтому пришлось срочно перебрасывать сюда часть Н6К с Андаманских островов в Индийском океане.