1943年11月，进行第二次战时改造，增加机枪数目及提高整体水密性。1944年2月10日，前往帛琉以避免受美军袭击，并加入第一机动舰队。1944年6月，与第一机动舰队参加菲律宾海海战，之后与「妙高」号同时进行紧急改装，再增加机枪数目及减少携带鱼雷数目以减轻重量，并增加了对空搜索雷达及水面搜索雷达。1944年10月，与第一游击舰队会合作战，接替因受到美军空袭严重受损而被逼退出战斗的「妙高」号接任第五战队旗舰。「羽黑」号在雷伊泰湾海战遭到美军战机攻击，2号砲塔被毁，30人阵亡。战后，「羽黑」号返