Сразу после вступления в строй «Могами» вместе с «Микумой» был повреждён в ходе инцидента с Четвёртым флотом и до февраля 1938 года проходил модернизацию, направленную на повышение прочности корпуса. Вскоре после этого он вновь оказался на верфи для проведения запланированной замены орудийных башен, продлившейся с января 1939 по апрель 1940 года. В 1940—1941 годах крейсер вместе с однотипными кораблями активно участвовал в учениях, а также операции по захвату Французского Индокитая. В ходе битвы за Мидуэй получил серьёзные повреждения при столкновении с крейсером «Микума» и последующей бомбардировке американской палубной авиацией, но остался на плаву и добрался до японских баз. Потоплен в 1944 году в ходе сражения в Филиппинском море.