Le Chiyoda a été construit à l'origine comme un porte-hydravions à l'appui des avions de reconnaissance maritime. Après son achèvement en décembre 1938, il fut initialement utilisé dans les eaux chinoises. 1940 a été reconstruit, l'entraînement de douze mini-sous-marins de type A permis. Cela a réduit le nombre d'hydravions utilisables de 24 à douze. Lors d'une autre rénovation en 1941, le navire a reçu un pont en carton ondulé pour les plus petits sous-marins.
À la bataille de Midway , le Chiyoda était avec le Nisshin et le Hōshō une partie de la flotte principale sous l'amiral Yamamoto et est resté en réserve. Le navire devait être stationné sur l' atoll de Kure à l'ouest-nord-ouest pour la capture de Midway . Suite à la bataille perdue, le Chiyoda a été envoyé sur l'île de Kiska , où il a déposé des micro-sous-marins. En octobre 1942, davantage de micro-sous-marins ont été amenés dans les îles Shortland .
Lorsque les Japonais ont pris conscience de l'importance des avions embarqués pendant la guerre du Pacifique , le Chiyoda et son jumeau Chitose ont été convertis en porte-avions légers entre janvier et décembre 1943. Il a ensuite été stationné sur l' atoll de Truk , d'où il a dû être retiré un peu plus tard. En juin 1944, elle a participé à la bataille de la mer des Philippines , où elle a été touchée par une bombe.
Elle a été coulée le 25 octobre 1944 dans la bataille navale et aérienne dans le golfe de Leyte dans le cadre de la «flotte d'appâts» sous l'amiral Ozawa au large du cap Engaño . Après avoir été touchée par quatre bombes et immobilisée, elle a été coulée par des tirs de TG 38.3. Il n'y avait probablement aucun survivant. Il est donc considéré comme le plus gros navire de la Seconde Guerre mondiale qui a coulé avec tout l'équipage.
