1917年，日本海军借鉴英国使用的轻巡洋舰，自行建造了天龙级轻巡洋舰。该级舰共有两艘，不但拥有堪称世界第一33节的高航速，还在日本海军中首次装上前所未有的530毫米三联装鱼雷发射管。尽管天龙级在当时已经很先进，可是野心膨胀的日本海军，很快就要发展后续型号，这就是球磨级轻巡洋舰。

跻身列强行列的日本，在建造完两艘天龙级轻巡洋舰之后，马上意识到英国建造的C型轻巡洋舰战斗力远超天龙级，因为C型舰标准排水量3945吨，满载排水量高达4950吨，比天龙级3230吨的排水量超出的太多，所以日本海军决定建造一型五千吨级的轻巡洋舰。当时的八八舰队计划案中原本要建造八艘三千吨天龙级轻巡洋舰，后来日本海军认为排水量太小，因此只建了两艘就停产，后续生产转向了五千吨球磨级轻巡洋舰。

科技水平的不断进步，使各国建造的军舰逐渐向高速化发展。球磨级设计时也十分重视航速的问题，其采用了大马力的主机用以增加航速，此外，为了减少阻力，球磨级采用了长宽比极大地舰体，这使得该型舰外观看起来十分狭长，长宽比例达到11.4，虽然这种外形利于提高航速，但是不利于居住舒适性。球磨级对外宣布具有36节的极高航速，但是因为主机耐用性依然不稳定，实际航速只能达到35.5节，不过即使这个航速那也是相当高的一个速度。

球磨级轻巡洋舰标准排水量5100吨，满载排水量5870吨，全长162.15米，全宽14.2米；武器为4门140毫米主炮，2门76毫米高射炮，8具530毫米鱼雷发射管，后来大井、北上两舰改装了空前绝后的610毫米鱼雷发射管。球磨级搭载1架水上侦察机，并装有吴式二号二型弹射器一座，这样可以提高航空作业效率。水上飞机负责侦察，炮火校准等任务。二战后期，球磨级加装了22型对海雷达一座，大大提高了观察和拦截能力。

球磨级轻巡洋舰共建成5艘，首舰球磨号1918年8月29日在佐世保海军船厂开工，1920年8月31日竣工服役。1937年淞沪抗战，球磨号参加日军在上海的登陆作战。太平洋战争爆发后，球磨号活跃在菲律宾海域，1944年1月11日，该舰在马来半岛槟榔屿西方十八海里处，被英国潜艇扇贝号击沉。

2号舰多摩号1918年8月10在长崎造船厂开工，1921年1月29日竣工。侵华战争中多摩号参加了杭州湾、广州湾登陆作战。1944年12月25日在吕宋海峡，多摩号被美军贾劳号潜艇发射的3枚鱼雷击中而沉没。

3号舰木曾号于1919年6月10日在长崎造船厂开工，1921年5月4日竣工，侵华战争中木曾号支援日军在杭州湾的登陆行动。1942年6月木曾号参加阿留申战役，后来又转战菲律宾海域。1944年11月13日，木曾号在美军对马尼拉湾的空袭中被炸，但是并未全沉，1955年12月至次年1月打捞后解体。

4号舰北上号于1919年9月1日在佐世保造船厂动工，1921年4月15日竣工。1941年改装成重雷装舰，1944年1月，北上号在马六甲海峡被英国潜艇鱼雷击伤，该舰一直停泊于吴港，1945年7月24日又被炸伤。二战结束后，修复后的北上号用作运输船，1946年10月10日在长崎造船厂解体。

5号舰大井号于1919年11月24日在神户川崎造船厂动工，1921年10月3日竣工。大井号服役后长期担任军官学校学生的训练舰。1941年与北上号一同改装为重雷装舰，但是一直没有出战的机会。1943年，大井号又改为运输舰。1944年7月19日，在马尼拉以西水域，大井号遭到美军潜艇松鲷号的鱼雷攻击而沉没。