明治44年度艦隊補充計画によって建造が予定された戦艦である。当初は扶桑型の三番艦、四番艦として建造されるはずだったが、その後の政局混乱によって扶桑型二番艦以降四番艦までの建艦予算が成立したのは大正元年12月の事だった。そこで二番艦山城については扶桑型として起工されたものの、着工が遅れた時間的余裕を利用して三番艦以降は設計が変更される事になり、改正が終了するのを待って起工された。

　扶桑型との最大の相違点は主砲配置である。扶桑型では第三砲塔、第四砲塔が第二煙突を挟む形で設置されていたが、伊勢型ではそれを背負い式とし、第二煙突と後檣の間に配置している。この結果、問題のあった主砲射界も改善され、機関配置や弾火薬庫防御の観点からも設計に余裕が出るなど、扶桑型に比べて非常に進歩した設計となっている。ただし、この結果上甲板の長さが短くなった事から居住区画が扶桑型に比べて減少し、居住性という観点で乗員から不満の出るものになってしまった事は致し方のない所であろう。また、機関出力も扶桑型に比べて若干強化され、45000馬力の機関を備えて最大速力が23ノットと扶桑型よりも0.5ノットの増速となった。このほか、副砲を扱いにくかった四一式五〇口径15センチ砲から砲弾の軽い三年式五〇口径14センチ砲に変更し、投射弾量を確保するためにこれを片舷10門、計20門搭載した。なお、上甲板が第二煙突後方で終わっている事、扶桑型に比べて搭載砲門数が2門増えた事から全てをケースメイト式として搭載する事ができず、両舷一門ずつは第一煙突付近の上甲板に砲塔式として露天装備されている。このほか、同型は設計時から高角砲の搭載が予定されており、三年式四〇口径8センチ単装高角砲が4基、艦橋横と後檣横にそれぞれ装備された。

　設計作業が終了した事を受けて、一番艦伊勢は1915年5月10日に神戸川崎造船所で、二番艦日向は同年5月6日に三菱長崎造船所でそれぞれ起工した。第一次世界大戦に参戦した事によって海軍予算が増大していたこと、当時建造中の戦艦がこの二隻だけだったこと、アメリカ海軍において増勢著しい超弩級戦艦に対抗するためにも建造が急がれたことなどから工事は順調に進み、伊勢は1917年12月15日に、日向は翌1918年4月30日にそれぞれ竣工した。

　竣工後は両艦とも第一艦隊第一戦隊に編入され、扶桑型と共に太平洋やインド洋の制海権維持にあたったが、戦力化が急がれた事から建造中に勃発したジュットランド沖海戦の戦訓がその設計には取り入れられていなかった。第一次世界大戦終結後は八八艦隊計画の実働によって対策は後回しにされたが、1922年のワシントン条約によって戦艦の建艦競争に一応の終止符が打たれたため、1924年に予算が認められて水平装甲の増強や主砲仰角の引き上げといった改良が行なわれた。1928年には前檣楼の近代化改装工事が実施され、当時同様に近代化された榛名や扶桑型などと同様に副砲測距所や発令所、各種見張所などが新設されている。また、この時前檣楼への排煙の逆流を防ぐため、前部煙突にスクリーンが設けられた。これは当時の日本戦艦全てに共通するもので、日本海軍の特徴の一つとされている。

　1930年代には機関の換装なども含めた大規模な改装計画が持ち上がったが、扶桑型と同じく第二次ロンドン軍縮会議の流会に伴なう建艦計画の変更から見送られた。ただし、そうした中にあっても小規模な改装は行なわれており、1932年には従来の8センチ単装高角砲及び上甲板の14センチ砲が撤去され、かわりに八九式四〇口径12.7センチ連装高角砲が4基装備された。この時前檣下段両側に、高角砲の射撃指揮装置として九一式高射装置が設置されている。この際、同型の特徴であった丈高い後檣が短縮されるとともに前檣楼のヤードも途中で後方に屈折した形状のものにかわり、上部見張所も改正されてブルワークが拡大された。この時の改装では航空兵装も近代化され、艦尾に呉式二号三型射出機が装備され、同時に水偵吊上げ用デリックポストが左舷完備に張り出して設置されている。また、水中魚雷発射管は開口部に蓋がされ、可燃物を取り除いたのみで放置してあったものを、この時に機器まで含めて完全に撤去した。航行時に波涛を被って浸水が繰り返されていた艦首部の第一、第二副砲についても撤去され、開口部がふさがれている。

　第二次世界大戦開戦時には第三戦隊籍にあり、第一艦隊の中核として開戦を迎えた。対独宣戦布告や日ソ開戦といった一大事にあって、同型はアメリカに対する備えとして常に太平洋岸にあったのである。マーシャル沖開戦には両艦ともに参加し、アメリカ太平洋艦隊と熾烈な砲撃戦の末、伊勢は大破、日向は奮闘の末撃沈された。その後、山城とともに内地へと帰還した伊勢は、損傷復旧工事と同時に大改装を受けた。大掛かりな工事が必要となる事から見送られてきた水平装甲の増強が計られ、最大135ミリの甲鈑が弾火薬庫上部を中心に追加された。同時に機関の換装も行なわれ、機関出力が85000馬力と強化されて最大速力25.25ノットを発揮するに至った。

　改装後は山城とともに第八艦隊に配属され、豪州方面の中核戦力として活躍した。