"Honolulu" khởi hành từ khu vực tập trung ở đảo Manus thuộc quần đảo Admiralty vào ngày 12 tháng 10, hướng về phía Philippines cho cuộc chiếm đóng Leyte. Nó bắt đầu bắn phá từ vịnh Leyte vào ngày 19 tháng 10, và sang ngày hôm sau bắt đầu hỗ trợ cho việc đổ bộ. Lúc 16 giờ 00 ngày 20 tháng 10, một máy bay ném bom-ngư lôi đối phương bị phát hiện khi nó bắt đầu ngắm quả ngư lôi vào "Honolulu". Cho dù dưới sự điều khiển cơ động khéo léo của Thuyền trưởng Thurber để lẩn tránh, quả ngư lôi vẫn đánh trúng mạn trái con tàu.