伊势级战列舰

建造

日俄战争结束后，日本通过了”八八舰队“计划，大力扩展海军。然而当时海军造舰技术发展迅猛，新型无畏舰和超无畏舰相继问世，极大缩短了主力舰的更新换代间隔。这延缓了日本海军的扩军速度。直到通过金刚级战列巡洋舰引进了最新的造舰技术后才重开建军计划，补充4艘主力战列舰。然而首批国产成品却出现诸多技术瑕疵，同时1911年度预算也只足够编列3艘，第4艘尚未编列，因此第二批国产主力舰建造计划被暂时推延以改进扶桑级的缺陷。在此空白期海军全面修改原计划为扶桑级3、4号舰的设计。最后一艘战列舰的预算则在1914年7月通过，这两艘战列舰便独立成级，成为伊势级战列舰。
2艘伊势级战列舰在1915年5月分别在不同的民间造船厂开工，不过在完工时间上三菱的长崎造船厂略慢于川崎5个月。

设计

作为扶桑级战列舰的改型，本级舰在设计上仍遵循海军“单舰优越主义”（单舰质量较舰队规模更重要）的方针，所以在武器装备上与前型相同。但舰政本部仍尽力解决扶桑级已知的设计缺陷，同时吸取了上一战的海战经验教训。虽然伊势级的主要规格与前代相近，但其有着较平衡的性能。
主要改进了火炮布置方式，将3-6号主炮两两成组布置，更利于火控组织，同时为轮机舱预留了足够大的空间。本级舰为此缩短艏楼，将副炮集中布置在舰体中前部，减少火炮射击时对上层建筑的冲击以及炮口爆风对炮弹弹道的干扰。提升了主炮装填仰角，提高装填速度。动力系统布局也采用新的方案。考虑到日本人体力不如同时期的欧洲人，副炮采用了口径较欧洲同行小的三年式140 mm 舰炮。但是由于艏楼缩短，压缩了舰体内部空间，恶化了居住舒适性。根据日德兰海战的经验，相对应地加厚水平装甲来防御大落角炮弹。本级舰共两艘：伊势号和日向号。伊势号1917年12月完工，日向号1918年4月完工。

现代化改装

伊势级服役以后在三脚前桅上逐步增加射击指挥及观测设施，逐渐形成日本风格的塔式桅楼。
与其它现役的明治及大正年间建造的主力舰相同，本级舰皆于1930年代实施大规模现代化改造工程，伊势号改造工程于1935年8月1日开始、1937年3月23日完工，日向号改良工程于1934年10月24日开始、1936年9月7日完工；现代化改装后后的本级舰在动力、武备上都有所调整，提升了防御能力。同时加装了了弹射器等航空设施，搭载水上飞机。
由于伊势级与扶桑级进行现代化改装期间简化了动力舱段的布置，原本两座烟囱也被简化成一座。从日向号上拆除的烟囱被日本帝国陆军用于“神州丸”登陆舰上，日本陆军为遮掩神州丸的航空机能，因此在舰体甲板上增装了假烟囱，这个假烟囱便是从日向号现代化工程后拆除的烟囱。

二战

1941年12月7日太平洋战争爆发后，日本海军为保存决战兵力，未将战列舰大规模投入到作战行动中。中途岛海战时伊势级被投入到对阿留申群岛的佯攻中，未与美军接战。

改装航空战列舰

在中途岛海战前，日向号则在1942年5月发生炮塔爆炸事故，后来发生爆炸的5号炮塔炮塔并未修复，只在原处补上钢板应急。而在中途岛海战中，日本海军一下损失4艘大型航空母舰。为了补足由此造成的缺口，海军评估了所有大型舰艇改装成航母的可行性。因为日向号处于需要维修的状态，因此军令部决定将伊势级改装成航空战列舰，并在1942年12月入坞进行改造工程。最早海军是希望将本级舰改装成装备全通甲板的航空母舰，但因工程浩大难以难以应对战况的快速变化而放弃该计划。因此保留部分战列舰机能，只在舰体后部两座主炮的空间之中，增设飞行甲板及机库，计划搭载彗星俯冲轰炸机、瑞云水上侦察机。飞行甲板长度70米，可停放13架飞机。飞机通过飞行甲板前端两舷的弹射器起飞，且不能在狭小的飞行甲板上降落。机库长40米，可容纳9架飞机。飞行甲板后部安装一部升降机与机库相连。原5号和6号炮塔下的弹药库则分别用来储存飞机的武器弹药与燃料。为强化防空火力拆除所有舷侧副炮，安装了大量防空火炮。这一次应急性质的改装并不能算成功。虽然改造后的本级舰既有战列舰的主炮又有不少舰载机，但是飞机起飞后无法直接在飞行甲板上起降，极大限制了飞机的作战能力。其飞行甲板前高大的上层建筑与烟囱的排烟严重影响飞机起飞作业，而且战舰火炮的运作也受到限制，原本战列舰的火力也被削弱。海军史专家普遍认为，伊势级的航空改造十分失败。
伊势级航空战舰的改装工程于1943年完成。因为预定的飞机始终没有搭载上舰，1944年10月在莱特湾海战中，两艘伊势级航空战舰在无舰载机的状态下被编入航空母舰编队参战。虽遭到美军飞机的猛烈攻击，本级舰却其凭借密集的防空火力，在此战中并未受到太大损害。莱特湾海战结束后本级舰被派往东南亚运送物资，返回日本本土后因为燃油匮乏一直停泊在港口。1945年7月28日本级两艘舰都被美飞机炸沉在吴市军港中，1947年两舰被打捞拆解。

舰载机

在本级舰的“航空战舰”改造计划中，两舰原定各载11架瑞云水上侦察机和11架彗星俯冲轰炸机或由伊势号载22架瑞云，日向号载22架彗星。计划中所载的“彗星“都经过改装，可用弹射器起飞。但改装后的“彗星”仍然不能降落在本级舰甲板上，战斗结束或燃油耗尽后，飞行员只能驾驶飞机降落在友军航母或机场，甚至只能在平地或海面上迫降等待海军舰船救援。该计划也从未变被执行过。