Nel quadro della cruciale operazione "Shō-Gō 1" il "Michishio" arrivò a metà ottobre alle isole Lingga e il 17 salpò di scorta alla squadra di rifornimento per le forze appositamente riunite a Brunei, dove il mattino del 22 ottobre fece il pieno di carburante attigendo dai depositi della "Fuso". Partì nel pomeriggio aggregato alla squadra del viceammiraglio Shōji Nishimura, che comprendeva inoltre la nave da battaglia , l'incrociatore pesante e i cacciatorpediniere "Asagumo", "Yamagumo" e "Shigure". La squadra passò attraverso il Mare di Sulu e a nord di Mindanao per percorrere da sud lo Stretto di Surigao e sbucare così a meridione delle teste di ponte statunitensi a Leyte. Nella notte del 24-25 ottobre le unità giapponesi cozzarono però contro il massiccio schieramento della Settima Flotta: il "Michishio" si trovava in testa con le due unità sorelle e fu investito in pieno dal preventivo attacco silurante eseguito da un gruppo di cacciatorpediniere americani. Poco dopo le 03:00 un siluro proveniente dall' inflisse danni gravi e lasciò il "Michishio" alla deriva, in fiamme; durante il secondo attacco statunitense un altro ordigno, lanciato dall', lo centrò alle 03:30 circa e la risultante esplosione lo fece colare a picco in mezzo allo stretto (). Dell'equipaggio si salvarono soltanto quattro uomini, compreso il comandante Tanaka, e tutti furono fatti prigionieri. Tra i morti invece figurò anche il capitano Takahashi.