Während des Angriffs auf Pearl Harbor im Dezember 1941 kommandierte er das Schiff USS Tangier. Später war er Kapitän des Flugzeugträgers USS Wasp. Am bekanntesten ist jedoch sein Einsatz während der Schlacht um Leyte. Sprague war Kommandeur eines Geleitträgerverbandes (Taffy 3), der die Landung unterstützte. Während des Einsatzes traf seine Gruppe ohne Vorahnung auf die japanische Hauptstreitmacht mit mehreren Schlachtschiffen und Kreuzern. Obwohl er nur über wenige Begleitzerstörer verfügte, griff er zusammen mit der Gruppe "Taffy 2" mit seinen Flugzeugen die feindliche Flotte an. Es gelang ihnen, die Japaner zu verwirren und auseinanderzutreiben. Die Flotte zerstreute sich schließlich.