"Yamato" được hoàn thành vào tháng 12 năm 1941 và hoàn thành huấn luyện vào tháng 5 năm 1942. Nó được đưa vào Chiến đội thiết giáp thứ nhất và đóng vai trò là Kỳ hạm của Hạm đội Liên hợp Nhật. Sau đó một tháng, Yamato tham gia Trận Midway với vai trò là trung tâm đầu não của Hạm đội liên hợp và hạm đội của Đô đốc Yamamoto nhưng không giao tranh trực tiếp với Hải quân Mỹ. Đến đầu năm 1943, "Musashi" sau khi hoàn thành huấn luyện đã thay thế Yamato trong vai trò Kỳ hạm của Hạm đội Liên hợp. Cả hai tàu cùng lớp luôn luân phiên nhau di chuyển giữa Kure và Truk trong suốt năm 1943 chỉ có một sự kiện duy nhất là khi "Yamato" bị dính ngư lôi từ tàu ngầm Mỹ. Cả hai tàu cùng lớp đều tham gia chiến dịch ở Vịnh Leyte vào tháng 10 năm 1944 dưới sự chỉ huy của Đô đốc Kurita nhưng "Musashi" thì bị đánh chìm sau khi dính 17 trái bom và 19 ngư lôi ở Sibuyan còn Yamato thì bị đẩy lùi bởi Hạm đội hộ tống Mỹ tại Samar. Một tháng sau, chiếc "Shinano" chưa hoàn thành bị tàu ngầm Mỹ USS Archer-fish đánh chìm khi đang trên đường đi trú bom. Trận chiến cuối cùng của lớp "Yamato" là vào tháng 10 năm 1945 trong chiến dịch Ten-Go, khi "Yamato" và đội hộ tống bị tấn công bởi 368 máy bay từ 11 tàu sân bay Mỹ và chìm sau khi dính 8 quả ngư lôi và 15 trái bom.