Il 2 agosto fu sottoposta a nuovi lavori nei cantieri di Kure. Furono installati due radar a ricerca aerea "Type 13" e due radar di superficie e controllo di tiro "Type 22". L'armamento fu potenziato con l'aggiunta di altri 78 cannoni contraerei da 25 mm, divisi in otto torrette triple, 16 doppie e 17 singole, portando così il totale dei pezzi da 25 mm a 110. Inoltre furono installate 10 mitragliatrici pesanti antiaeree Type 93 da 13,2 mm. La "Fusō" ricevette probabilmente anche il sistema IFF ad infrarossi Type 2, derivante dal sistema tedesco "Seehund". Il sistema era basato su un sensore telescopico in grado di captare segnali luminosi trasmessi nella gamma degli infrarossi, che venivano poi registrati dai marconisti. Furono installati anche un paio di binocoli coassiali da 20 mm montati assieme a un trasmettitore a infrarossi sul ponte della nave, in modo da poter essere utilizzati per dare segnalazioni elementari ad altre navi dotate dello stesso sistema. Il 23 settembre la "Fusō" divenne la nave ammiraglia del viceammiraglio Shōji Nishimura, comandante della 2ª Divisione corazzate: il giorno successivo, il convoglio in cui viaggiava fu attaccato dal sommergibile statunitense "Plaice", ma nessuno dei siluri lanciati da quest'ultimo andò a segno. Il 4 ottobre Nishimura si trasferì sulla "Yamashiro". Il 22 ottobre partirono le navi che il giorno successivo diedero il via alla cosiddetta operazione Shō-Gō 1, passata alla storia col nome di Battaglia del Golfo di Leyte, una della più grande battaglie navali della storia. La "Fusō" faceva parte della Forza meridionale di Nishimura, comprendente anche la "Yamashiro", l'incrociatore pesante "Mogami" e i cacciatorpediniere "Shigure", "Asagumo", "Yamagumo" e "Michishio".