Leytenlahden taistelussa "Fujinami" suojasi 1. harhautusryhmää, jota komensi amiraali Takeo Kurita. Alus kärsi lievää vahinkoa ilmaiskuista 24. ja 25. lokakuuta. Leyten taistelussa 25. lokakuuta "Fujinami" irrotettiin auttamaan "Chōkaita", josta se pelasti henkiinjääneet ja upotti vaurioituneen laivan torpedolla. 27. lokakuuta, jolloin "Fujinami" matkasi auttamaan "Hayashimoa", "USS Essexin" lentokoneet upottivat sen. "Fujinami" upposi miehistöineen, mukaan lukien "Chōkailta" selvinneet, 150 kilometriä pohjoiseen Iloilosta.