修完毕后，被重新分派至第8舰队。1942年8月24日约晚间10点，睦月与驱逐舰弥生、矶风、阳炎、江风对亨德森机场进行砲击。 在1942年8月25日的东所罗门海战中，睦月号在协助受创的运输舰「金龙丸」时，于早上8点27分在圣伊莎贝尔岛东北方被3架美国陆军航空军的B-17轰炸机空袭，于早上9点40分沉没。 睦月号的轮机室被炸弹直接命中，造成41名船员身亡，11名负伤。弥生号救起了含舰长畑野健二少佐在内的生还者。睦月号于1942年10月1日自日本帝国海军名册中除名。