A következő bevetésre októberben került sor, amikor is a csatahajó részt vett a leytei csatában. Az ellenséges légitámadások itt szinte teljes egészében a "Muszasi" ellen irányultak, a többi csatahajó alig kapott találatot, magát a "Jamato"-t a Sibuyan-tengeren csupán két találat érte. Az egyik nem sok kárt okozott, de a másik a hajó orrát találta el és a vízvonal alatt nagy léket szakított a hajótestbe, melyen keresztül ismét 3000 tonna víz ömlött a hajóba.