揚陸を終えた阿里山丸は、日本への帰路では、乗船を沈められて滞留中の日本船員204人とアメリカ兵捕虜1781人などを輸送することになった。日本軍は、アメリカ軍の上陸に備え、フィリピン所在の捕虜の日本本土移送を活発化させていた。捕虜収容所などから9月下旬に旧ビリビッド刑務所へ集められていた捕虜が、護送隊40人とともに阿里山丸へ乗船した。捕虜の乗船時期は、ウィリアム・ボーエンの調査によると、10月10日以前である。しかし、『徴傭船舶行動概見表』に捕虜輸送として記載されているのは10月20日以降の航海だけである。レイテ島の戦いと関連したアメリカ軍機動部隊のマニラ空襲を避けるため、阿里山丸は10月10日にマニラを出港してパラワン島バキット湾へ18日まで退避した。19日にマニラへ戻った阿里山丸は物資を補充後、マタ30船団（春風船団）へ加入して10月20日に出航した。だが高雄へ向かう途中、次に述べる通り竣工からわずか4カ月余りの10月24日に撃沈された。