Po americké invazi na Filipíny v říjnu 1944, byla Fusó nasazena při jejich obraně. V sestavě jižního svazu admirála Šódži Nišimury bojovala v bitvě v zálivu Leyte. V bitvě v průlivu Surigao byla 25. října ve 3:09 zasažena jedním či dvěma torpédy, které vypustil torpédoborec USS "Melvin" (třída Fletcher) a začala hořet. "Fusó" ustoupila z boje, ale v 3:45 explodovaly její muniční sklady (pravděpodobně pod dvěma věžemi C a Q) a "Fusó" se rozpadla na dvě části. Přední část pak potopil dělostřeleckou palbou americký těžký křižník USS Lousville, zatímco zadní část se sama potopila u ostrova Kanihaan. Jelikož trosečníci odmítli být zachráněni, přežilo zkázu své lodě pouze 10 mužů z celkem 1 400 členů posádky. Sesterská loď "Jamaširo" pokračovala proti americké bitevní linii, která vůči ní byla ve výhodné pozici příčky na T (Tedy američané mohli pálit boční salvou, zatímco u "Jamaširo" střílela pouze čelní děla). "Jamaširo" byla zcela rozstřílena a její vrak se ještě nějakou dobu držel na hladině, než byl potopen torpédy, pravděpodobně opět z torpédoborce USS "Melvin".