Sau khi được tái trang bị vào tháng 4 năm 1942, thay thế các khẩu pháo đa dụng nòng đơn 120 mm (4,7 inch) bằng kiểu 127 mm (5 inch) hai nòng, "Atago" khởi hành tham gia vào Trận Midway tai hại, nhưng nó quay trở về an toàn mà không bị thiệt hại.