Bei Ausbruch des Japanisch-Chinesischen Krieges bot die Kitakami Deckung für Landungsoperationen japanischer Truppen. In der zweiten Hälfte des Jahres 1941 war sie mit zehn 610-mm-Vierlings-Torpedowerfern für nächtliche Torpedoangriffe bewaffnet. 1942 wurde das Schiff in ein Hochgeschwindigkeitstransportschiff zur Eskortierung von Truppenkonvois umgebaut. 1944 wurde die Kitakami von dem U-Boot HMS Templar zweimal torpediert. Während der Reparaturarbeiten wurde das Schiff in einen Kaiten-Träger umgebaut. 1945 wurde der Kreuzer von Bombern der Task Force 38 beschädigt und anschließend als Tender eingesetzt.