Modyfikacje podczas służby Krążowniki o wyporności 5500 ton poddano serii modyfikacji w latach 1931–1941 i dotyczyły głównie pokładowego wyposażenia lotniczego, uzbrojenia przeciwlotniczego oraz modyfikacji nadbudówek. Do czasu rozpoczęcia wojny na Pacyfiku w 1941 oryginalne armaty kalibru 80 mm zastąpiono najpierw sprzężonymi podwójnie karabinami maszynowymi kalibru 13 mm, następnie działami typ 96 kalibru 25 mm. Karabiny maszynowe kalibru 6,5 mm zastąpiono bronią kalibru 7,7 mm. Nadbudówki dziobowe typu Kuma poddano modyfikacji w latach 1932–1934 i dodano wieżyczki dalmierza. Po wprowadzeniu modyfikacji okazało się, że wyporność zwiększyła się do 7000 ton, co zmniejszyło prędkość maksymalną i stateczność, przez co konieczne stało się zamontowanie dodatkowego balastu. 25 sierpnia 1941 roku „Ōi” i sprowadzono do Sasebo, gdzie miały zostać przekonwertowane na krążowniki torpedowe. Ostatecznie każdy z dwóch krążowników uzbrojono w dziesięć poczwórnych wyrzutni torped.