キスカ島撤退作戦で日本軍がこの方面から去った後、ルイビルはしばらくの間、アリューシャン方面で輸送船団の護衛任務についた後、1944年1月に南太平洋に向かい、同方面でジェシー・B・オルデンドルフ少将の旗艦となり、マーシャルの戦いで火力支援部隊を指揮することとなった。1月下旬から作戦に参加し、1月29日にはウォッジェ環礁に対して艦砲射撃を行った。2月1日、ルイビルはクェゼリンの戦いの支援でロイ＝ナムル島の飛行場と砲台を艦砲射撃中、僚艦のインディアナポリス ("USS Indianapolis, CA-35") からの誤射を受け損傷したが、それでも2月3日の同島の占領に貢献した。2週間後、ルイビルは引き続き火力支援部隊を率いてエニウェトクの戦いに転じ、エニウェトク環礁は2月23日に征服した。