根据日本防卫厅长官中曾根康弘在70年代规划的1000海里“航路带”构想，日本防卫省在1976年的防卫大纲之中，海自打算组建四个护卫群，积极拓展海上自卫队的活动範围。为了配合护卫群的组建，日本海自随即规划建造新的油弹补给舰，即为三艘十和田级，分别从1987年至1990年成军，取代了老旧的滨名号(第一代)油料补给舰；加上原有的相模号，四个在80年代下半陆续组建的护卫群，能平均分配到一艘油弹补给舰（补给舰并未编制入护卫群），基本满足了远洋作业的需求。

十和田级补给舰为朝雾级护卫舰补给

十和田级堪称相模号的放大改良版，标準排水量增至8100吨以上；船楼使用全封闭设计，增加了耐海抗浪能力。十和田级的动力也由两具柴油机提供，但功率较相模号更大，使吨位提升的本级舰仍能维持22节的航速。十和田级的补给装置形式与相模号相同，舰尾同样有个直升机甲板，能起降CH-53之类的重型运输直升机。相较于相模号，十和田级最重要的改进是配备全自动化的舰内燃料/物资输送装置，使运作效率更为增加；而相模号直到现代化改良时才加装此种设备。

十和田级补给舰舰尾

十和田级舰体

十和田级能携带的补给筹载包括船舰用燃油6500吨、航空燃油200吨、润滑油150吨、弹药150吨、乾货补给物资（粮食、蔬菜等生活补给品）600吨等；舰上的弹药补给装置每次能输送1.5吨的弹药。除了补给工作之外，舰内也设有较完善的医疗设施，以支援舰队长期在外海活动所需的医疗支援。

十和田级为美国海军伯克级补给

由于90年代日本通过海外派兵法案(PKO)，因此从90年代末期起几次国际间地区性冲突或人道救援场合，以及2001年美国遭受恐怖攻击后日本海自参与印度洋上勤务，便能看到十和田级补给舰伴随着日本海自派出的特遣分队航向世界各个角落。从2011年度起，海自陆续为十和田级进行延寿维修工程。

十和田大火

在2012年1月7日晚间9时，停泊在横须贺的十和田级二号舰常磐号（AOE-423）的舰底发电机舱附近发生火灾；在横须贺当地消防队的全力抢救下，火势于2小时候扑灭，舰上没有人员伤亡，也没有波及到船上储存的大量燃油。

从平成25年度（2013年）起，防卫省开始为十和田级进行延寿升级工程。