Kala Pertempuran Teluk Leyte, "Fujinami" mengawal Armada Serbu Pengalihan ke-1 Serangan, yang dokomandoi oleh Laksamana Kurita Takeo. Dia mengalami kerusakan kecil akibat serangan udara pada tanggal tanggal 24-25 Oktober karena tembakan meleset dan sering memberondong. Dalam Pertempuran Samar pada tanggal 25 Oktober "Fujinami" berpisah dari armada utama untuk membantu kapal penjelajah , setelah ia mengangkut korban yang selamat, dia kemudian menghabisi kapal penjelajah tersebut dengan torpedo. Pada tanggal 27 Oktober, saat berlayar untuk membantu kapal perusak , "Fujinami" tenggelam oleh pesawat-pesawat dari kapal induk , utara dari Iloilo (). Dia tenggelam beserta semua krunya, termasuk korban selamat dari kapal "Chōkai". Saat itu, perwira kapal "Fujinami" adalah Komandan Tatsuji Matsuzaki (31 Juli 1943 – 27 Oktober 1944 (gugur)).