日联合舰队获悉美军即将在吉尔伯特群岛登陆，则令其潜艇部队司令官，务将尽可能多的潜艇派往该地准备应敌。正在夏威夷监视美舰队的“伊－39”号潜艇奉命急速驶往吉尔伯特群岛。特鲁克基地能够立即出航的“吕－38”号、“伊－40”号和“伊－174”号3艘潜艇也迅速备航出动。“伊－19”号、“伊－21”号、“伊－35”号正在海上执行任务，“伊－169”号、“伊－175”号在从作战海域向特鲁克返航的途中，这5艘潜艇均奉命直趋吉尔伯特海域进至指定位置。上述潜艇首先在阿贝马马岛的东北和西南组成A和B两道展开线，没有发现美舰。后来，“伊－35”号、“伊－21”号和“伊和－19”号被调往塔拉瓦岛附近，而“伊－175”号则火速驶向马金岛去袭击美舰船。
美登陆编队于11月20日晨开始对塔拉瓦岛实施突击上陆。11月22日，“伊－35”号潜艇驶近美登陆输送队换乘停泊水域，发现大量舰船。当它准备实施鱼雷攻击时，被美驱逐舰“米德”号的声纳发现。当日15时20分许，“米德”号对它进行深弹攻击，没有击中，失去了接触。一个小时后，美驱逐舰“弗雷泽”号重新取得声纳接触，并于17时45分开始进行两次深弹攻击。不久，“米德”号又进行一次深弹攻击。“伊－35”号被迫浮出水面，其位置在“弗雷泽”号近旁，距“米德”号约1海里。于是，这两艘驱逐舰一齐对其进行炮击。后又由“弗雷泽”号对这艘日潜艇进行撞击。“弗雷泽”号的舰员使用手枪不断射击，以阻止日潜艇人员进入炮位。“伊－35”号受到撞击倾覆，其艇尾首先下沉。这时，美反潜巡逻机又向这艘潜艇投掷深水炸弹，使其迅速沉没。
“伊－175”号潜艇11月23日驶抵马金岛附近。这时，美北部登陆突击编队的航空火力支援大队因陆上战斗没有完全结束尚未按原定计划撤离马金海面。这个大队由马林尼克斯海军少将指挥，辖有护航航空母舰3艘、驱逐舰4艘和扫雷舰1艘。其中的1艘驱逐舰被派往马金岛执行临时任务，只有3艘驱逐舰和1艘扫雷舰为3艘护航航空母舰担任警戒。24日凌晨，马林尼克斯率部在布塔里塔里岛(马金岛群中的主岛)西南海面活动时，通过雷达发现在其北面有一水面目标，数分钟后消失。马林尼克斯派1驱逐舰前去查明，于是其警戒兵力更加薄弱。那个消失的水面目标，正是已经下潜的“伊－175”号潜艇。5时刚过，马林尼克斯大队向右转向，正给北面的“伊－175”号潜艇提供一个良好的鱼雷攻击机会。5时13分，该大队中的“利斯科姆湾”护航航空母舰(载有战斗机16架、鱼雷机12架)被鱼雷击中。该舰因舱内的航空炸弹爆炸而使舰体折断。燃烧着的柴油从破损的舰体中流出，使附近成为一片火海。900余名舰员中有近650人被炸死或烧死，其中包括马林尼克斯少将、舰长和50多名军官。“利斯科姆湾”号被鱼雷击中23分钟后沉没。
在此以后，参加吉尔伯特作战的日潜艇，多次奉命变更部署，移动展开线，均未发现海上目标。参加这次作战的9艘日潜艇中，有“伊－19”号、“伊－21”号、“伊－35”号、“伊－39”号、“伊－40”号和“吕－38”号6艘被击沉。其战绩仅仅是“伊－175”号潜艇击沉1艘护航航空母舰。而返航的3艘潜艇(“伊－32”号、“伊－169”号和“伊－174”号)均被深弹炸伤，皆需进行修理。
日潜艇部队对这次作战效果不佳的原因进行了研讨，认为主要有以下几个问题。第一，对美军发动这次进攻的时间和地点作了错误判断，致使被投入抵抗作战的潜艇都未能进行充分的战前准备。参战的潜艇中有的刚开始服役不久(如“伊－40”号和“吕－38”号)，艇员还未经过很好的训练，难以应付如此激烈的战斗行动。第二，在对方的反潜警戒特别严密的水域，潜艇本来就很难行动，再以袭击战斗舰艇为其主要任务，只好不顾一切的硬拼，后果可想而知。第三，进入作战区域内的潜艇一再奉命变更部署，频繁命令它们移动展开线，迫使进入伏击阵位的潜艇不得不进行一些没有多大必要的水下机动，甚至为了争取时间赶到指定水域，还冒险以水面状态转移，增大了暴露的机会。日军在吉尔伯特群岛的抗登陆作战中仍将袭击战斗舰艇作为潜艇的主要任务，不能不说是战略指导方面的一个失误。