ב-24 באוקטובר עזב כוח ההגנה האמריקאי את לייטה. בהיותו משוכנע כי הכוח המרכזי פנה לאחור, הפנה הלסי את "הצי השלישי" שתחת פיקודו למרדף אחר "הכוח הצפוני" היפני - כוח ששימש הטעיה. כוח זה, תחת פיקודו של האדמירל ג'יסאבורו אוזאווה, כלל נושאת מטוסים אחת (זואיקאקו), שלוש נושאות מטוסים קלות, שתי אוניות מערכה היברידיות מדגם "איסה" וליוויָן. ההטעיה נחלה הצלחה שכן בעטיה הפליגו ממפרץ לייטה חמש נושאות מטוסים וחמש נושאות מטוסים קלות, כשעל סיפוניהן יותר מ-600 מטוסים, שש אוניות מערכה מהירות, שמונה סיירות ומעל 40 משחתות. במהלך שעות החשיכה ניווט קוריטה במימי מיצר סן ברנרדינו. מעט לאחר הזריחה, בקרב מול סמאר, תקפה השייטת של קוריטה כוח אמריקאי שנותר באזור על מנת לספק סיוע לכוחות הנוחתים על החוף. הכוח הקטן, שנקרא "טופי 3" (Taffy 3), כלל שש נושאות מטוסים מלוות, שלוש משחתות וארבע משחתות ליווי. בשלבים הראשונים של הקרב, התעמת צוות היאמטו עם כוחות שטח עוינים בפעם היחידה במהלך שירות האונייה, מעט לאחר שדיווח צוות הארטילריה של היאמטו על פגיעה בנושאת המטוסים המלווה "גמבייר ביי" מהסוללה הראשית שלה, נצפה מטח טורפדו מתקדם לכיוונה; היאמטו נאלצה לסטות מהלחימה על מנת לחמוק מהם, ונבצר ממנה לשוב לקרב לאחר מכן. טופי 3 היה חמוש בטורפדו ותותחי 127 מ"מ בלבד, אך זכה לסיוע מטוסי קרב TBF אוונג'ר ו-F4F ויילדקט מנושאות המטוסים המלוות. הכוח האמריקאי הצליח לתקוף בעוצמה כה רבה, עד כי סבור היה קוריטה כי ציו מתעמת עם כוח משימה אמריקאי מלא של נושאות מטוסים. דיווח מוטעה שקיבל ובו נאמר כי מולו עומדות שש נושאות מטוסים, שלוש סיירות ושתי משחתות הביא את קוריטה להסגת כוחותיו לאחור. היאמטו לא ניזוקה באופן רציני; רק שלוש החטאות-קרובות ושבעה עשר הרוגים מהפצצות בגובה נמוך נרשמו. תקיפות מטוסים נוספות במהלך הנסיגה הביאו לנזק קל ועשרים ואחת אבדות בקרב אנשי הצוות. שלוש סיירות כבדות נוספות וסיירת קלה טובעו. הכוח המרכזי הטביע שתי נושאות מטוסים מלוות, שתי משחתות ומשחתת ליווי. לאחר העימות, שבו היאמטו ושארית הכוח המרכזי לברוניי.
ב-15 בנובמבר 1944 חדלה פעילותה של שייטת אוניות המערכה הראשונה, והיאמטו הייתה לאוניית הדגל של הצי השני. ב-21 בנובמבר תקפה הצוללת האמריקאית "סי-לַיון" את היאמטו ומלוותיה בעודן משייטות בים סין המזרחי בדרכן חזרה לקורה. תקיפה זו הביאה לטיבוע אוניית המערכה קונגו והמשחתת "אורקאזה", אך פעם נוספת לא ניזוקה היאמטו. עם הגיעה לקורה עלתה היאמטו על מבדוק יבש, תוקנה, ונערכו שיפורים במערך הנ"מ שלה. ב-25 בנובמבר קיבל קפטן קוסאקו ארוגה את הפיקוד על היאמטו.
מבצע טן-גו.
ב-1 בינואר 1945 הוקמה שייטת אוניות המערכה הראשונה המחודשת שבה נכללו היאמטו, אוניית המערכה הארונה והנאגאטו. יומיים לאחר מכן עזבה היאמטו את המבדוק בדרכה לים הפנימי סטו. הצבה זו הייתה קצרת מועד שכן שייטת אוניות המערכה הראשונה פורקה שוב ב-10 בפברואר, והיאמטו הצטרפה ל"שייטת נושאות המטוסים הראשונה".
ב-1 באפריל 1945 פלשו בעלות הברית לאוקינאווה, כשלב האחרון לפני הפלישה המתוכננת לאיי יפן. תגובת הצי הקיסרי היפני הייתה עריכת מבצע, שם קוד "טן-גו" (天号作戦), שיכלול את כל כוחות השטח הימיים הנותרים של יפן. לפי פרטי המבצע יפליגו היאמטו ותשע מלוות (הסיירת "יהאגי" ושמונה משחתות) לאוקינאווה. אז, בשילוב התקפות קאמיקאזה וכוחות צבא המוצבים באי, יתקפו את כוחות בעלות הברית שנאספו על האי ובסביבתו. לאחר מכן יעלה הצוות את היאמטו על החוף וישתמש בתותחיה כסוללה ארטילרית עד שיוכרע. כהכנה למשימה זו, ב-29 במרץ, נטענו כל מצבורי הנשק של האונייה. על פי התוכנית היפנית, יצטיידו האוניות היוצאות למבצע בכמות דלק המספיקה למסע לאוקינאווה בכיוון אחד בלבד, אך בפקודת מפקדי הבסיסים הפליגו האוניות כשמכלי הדלק שלהן מלאים בכ-60% מקיבולתם. הכוח יצא מטוֹקוּיאמה ב-6 באפריל בשעה 15:20 בשם "כוח התקיפה המיוחד".
לרוע מזלם של היפנים יירטו ופיענחו בעלות הברית את תעבורת הרדיו שלהם, וכך למדו מפקדי הצי האמריקאי על פרטי מבצע טן-גו. אישור נוסף על כוונות היפנים הגיע לידי בעלות הברית בשעה 20:00, עת חצה כוח התקיפה המיוחד את תעלת בונגו, ואותר על ידי הצוללות האמריקאיות "ת'רֶדפין" ו"האקלבק". שתי הצוללות דיווחו לכוח נושאות המטוסים האמריקאי בסביבות אוקינאווה את מיקומה של היאמטו אך נמנעו מלתקוף בשל מהירות טור האוניות - 22 קשרים (41 קמ"ש) - ותנועות הזיגזג שלו.
כוחות בעלות הברית סביב אוקינאווה התכוננו למתקפה. האדמירל ריימונד ספרואנס הורה לשש אוניות מערכה ששהו באזור להתכונן לפעולה כנגד היאמטו. הוראות אלה בוטלו ובמקומן החליט ספרואנס על תקיפות מנושאות מטוסים של האדמירל מארק מיצ'ר. כוח אוניות המערכה נשלח כגיבוי, בליווי שבע סיירות ו-21 משחתות, על מנת למנוע מהכוח היפני להגיע לטווח ירי על כוחות הנחיתה.
עם שחר 7 באפריל היו אנשי צוות היאמטו בעמדות קרב, ומוכנים לפעילות נ"מ. בשעה 08:23 יצר כוח מוטס של בעלות הברית קשר ראשון עם כוח התקיפה המיוחד; שני מטוסים ימיים הגיעו לאזור זמן קצר לאחר מכן, ובמשך חמש השעות הבאות ירתה היאמטו פגזי נ"מ המשלבים מטעני רסס ותבערה לכיוון המטוסים. על אף ניסיונותיה לא הצליחה למנוע מהם להמשיך לעקוב אחר הכוח. היאמטו השיגה את קשר המכ"ם הראשון שלה בשעה 10:00. כשעה לאחר מכן הופיעו מעל הכוח מטוסי קרב מדגם F-6F הלקט, כשטייסיהם מוכנים לפגוש בכל מטוס יפני שעשוי היה להופיע, אך אף מטוס לא יצא לקראתם.
בסביבות השעה 12:30 השיגו 280 מפציצים ומפציצי טורפדו אמריקאים את כוח התקיפה המיוחד. המשחתת "אסשימו", שעזבה את הכוח מוקדם יותר בשל תקלה במנועים, טובעה על ידי מטוסים מנושאת המטוסים "סן חסינטו". בהתאם לנוהלי הגנת הנ"מ של היפנים, הגביר כוח התקיפה המיוחד את מהירותו ל-24 קשרים (44 קמ"ש), והמשחתות החלו להקיף את היאמטו. יעף התקיפה הראשון החל בשעה 12:37. היהאגי פנתה והתרחקה מהכוח במהירות 35 קשרים (65 קמ"ש) על מנת למשוך חלק מהתוקפים; על אף שהתמרון הצליח, מספר המטוסים שמשכה היה זניח. היאמטו הצליחה לחמוק מפגיעה במשך ארבע דקות, אך בשעה 12:41 השמידו שתי פצצות שני תותחי נ"מ 25 מ"מ ופערו חור בסיפון. פצצה שלישית השמידה את חדר המכ"ם שלה ותותח 127 מ"מ בירכתי צד ימין. בשעה 12:46 פגעו שתי פצצות נוספות במרכז צדה השמאלי של האונייה - אחת מעט לפני תותח 150 מ"מ והשנייה ישירות עליו. פגיעה זו גרמה לנזק רב לצריח ולמחסן התחמושת שלו. בשעה 12:45 הרעידה פגיעת טורפדו יחיד בקדמת צדה השמאלי של היאמטו את האונייה כולה. מכיוון שרוב ניצולי פגיעה זו נהרגו מאוחר יותר בהפצצות מיעף נמוך או לא הצליחו להימלט מהאונייה הטובעת הפרטים אינם ברורים, אך ככל הנראה לא נגרם נזק חמור. מעט מאוחר יותר פגעו שלושה טורפדות נוספים באונייה. שתי פגיעות - בצד שמאל, ליד חדר המכונות, ובאחד מחדרי הדוודים - מאושרות; הפגיעה השלישית מוטלת בספק, אך נחשבת בעלת סבירות גבוהה, שכן הדבר מסביר את דיווח ההצפה בחדר ההגאים מאותה שעה. ההתקפה הסתיימה בשעה 12:47, בהותירה את היאמטו נוטה על צידה בכ-5–6 מעלות לצד שמאל; הצפות נגד - הצפה מכוונת של מדורים בצדה השני של האונייה - צמצמו את הנטייה לכדי מעלה אחת. אחד מחדרי הדוודים יצא מכלל שימוש ובכך האט במקצת את מהירות האונייה, והפצצות ביעף נמוך פגעו ברבים מצוותי תותחי הנ"מ 25 מ"מ ופגעו ביעילות הגנת הנ"מ של היאמטו.
מעט לפני השעה 13:00, החלה ההתקפה השנייה. במתקפה משולבת, חגו מפציצי צלילה גבוה מעל הכוח, ומפציצי טורפדו התקרבו מכל הכיוונים בגובה פני הים. צוותיהם של תותחי הנ"מ של האונייה ההמומים מכמות המטרות המקיפות אותם נקטו בניסיונות נואשים על מנת לעצור את המתקפה, וכך הפכו תותחי הנ"מ של האונייה לעוד פחות יעילים. תותחיה הראשיים של היאמטו נטענו בפגזים בעלי מטען רסס שכוונו להתפוצץ כשנייה לאחר הירי - 1,000 מטר מהאונייה - אך לאלה הייתה השפעה מזערית. ארבעה או חמישה טורפדו נוספים פגעו ביאמטו; שלושה או ארבעה בצד שמאל ואחד בצד ימין. שלוש פגיעות אושרו: אחד פגע בחדר הדוודים שנפגע לפני כן, אחר פגע בחדר דוודים נוסף, והשלישי פגע בגוף הספינה, בסמוך לחדר מכונות שנפגע קודם. פגיעות אלה הוסיפו לכמות המים שחדרו לספינה ואף ייתכן כי גרמו להצפת מדורים צמודים. ייתכן כי הטורפדו הרביעי (אף שפגיעתו אינה מאושרת) פגע לצד אזור פגיעת הטורפדו השלישי, לכיוון הירכתיים, שכן פגיעה כזו מסבירה את דיווחי ההצפה שהתקבלו מאזור זה. התקפה זו הותירה את היאמטו בנטייה מסוכנת של 15–18 מעלות לצד שמאל. הצפת נגד של כל המדורים הריקים בצד ימין של האונייה צמצמה את הנטייה ל-10 מעלות, אך שיפור נוסף הצריך תיקונים או הצפת חדרי מכונות וחדרי דוודים בצד הימיני של האונייה. על אף שבנקודה זו לא הייתה היאמטו בסכנת טביעה, הותירה הנטייה את סוללת התותחים הראשית בלי יכולת לירות, והאטה את מהירות האונייה לכדי 18 קשרים (33 קמ"ש).