La Classe D, prévue dans les années 1930, a été curieusement commandée avant que les républicains ne soient au pouvoir en 1926. Le design allemand a été jugé plus moderne et adopté pour sa construction. Cependant, les républicains n’ont pas annulé la commande passée à Carthagène une fois la licence acquise. Ils étaient bien avancés en 1936, mais apparemment toujours pas opérationnels, et la construction s’arrêta entièrement pendant toute la durée de la guerre civile, et n’a repris que pendant la Seconde Guerre mondiale. Les D1 et D2 ont été lancés en 1944. La quille du D3 a été posée beaucoup plus tard et le bateau a été achevé pendant le début de la guerre froide (soit une construction s’étalant sur près de 30 ans).

En 1956, avec l’aide de l’US Navy, il est décidé de moderniser les D2 et D3. Le 15 octobre 1960, le D3 est allé en cale sèche à Cartagena suivi plus tard du D2, entièrement révisé par les ingénieurs espagnols et nord-américains. Des modifications ont été rédigées pour transformer ces navires d’entraînement à des sous-marins d’attaque pleinement capables. Ils sont allés jusqu’à démonter la coque extérieure, le pont et la tourelle, ne laissant que la coque intérieure intacte. Les travaux ont porté sur l’aérodynamisme, un nouveau support plus petit pour le canon a été monté et le canon de 88 mm supprimé ainsi que la paire de tubes de lancement arrière.

Des capteurs électroniques de fabrication américaine ont été intégrés, un radar SJ-1, un sonar WFA-16, mais aucun schnorkel n’a été installé. Le poste central n’a pas été modifié, mais la coque révisée a permis des vitesses jusqu’à 18 nœuds en surface et 10 en immersion. L’équipage est passé à 74 hommes.

Le 15 juin 1961, les D2 et D3 ont été renommés S-21 et S-22, et les travaux ont pris fin le 15 décembre 1962 pour S-22 et le 15 avril 1963 pour S-21. Malgré cela, les deux sous-marins modernisés se sont révélés toujours défectueux, bruyants et dangereux en raison de leur mauvaise stabilité transversale. Tous deux ont pris leur retraite dix ans après, en 1971.