Entrambe le unità furono coinvolte nel disperato piano per battere la Marina statunitense non appena fosse iniziata l'invasione delle Filippine. La "Yamato", la "Musashi" e altre navi da battaglia (insieme con il grosso della 2ª Flotta) avrebbero dovuto distruggere, con la loro devastante potenza di fuoco congiunta, le spiagge degli sbarchi a Leyte e soprattutto le unità anfibie. La squadra giapponese fu localizzata il 23 ottobre e il giorno dopo sopportò pesanti attacchi aerei durante la traversata del Mar di Sibuyan; la "Musashi" divenne presto l'obiettivo privilegiato delle ondate e l'incredibile numero di pezzi contraerei – solo i Type 96 erano 130 – non la salvò. Fu raggiunta da oltre venti tra bombe e siluri e affondò la sera del 24 con più di morti. La "Yamato" fu centrata sulla torre numero uno da due bombe, senza effetto, ma una terza riuscì a perforare la prua sinistra e si dovette ricorrere al controllagamento per risolvere uno sbandamento di 5°. La mattina del 25 la "Yamato" aprì il fuoco, per la prima e unica volta nella sua carriera, contro altre navi militari, precisamente le portaerei di scorta e i cacciatorpediniere della Settima Flotta statunitense, colpendo obiettivi. Manovre evasive per evitare siluri, comunque, costrinsero la "Yamato" a deviare verso nord lontano dal furioso combattimento. Durante la ritirata generale giapponese del 26, la "Yamato" incassò altre due bombe aeree, una vicino alla torre sopraelevata e la seconda sul castello di prua, ma i danni furono modesti e poté così raggiungere prima Brunei e, infine, Kure il 23 novembre. Subito messa in bacino di carenaggio, fu accuratamente riparata e, in questa occasione, furono rimossi tutti i cannoni da 25 mm su affusto singolo rivelatisi poco pratici. In cambio ricevette nove impianti trinati di Type 96, portandone il totale a ben 152.