בין ה-22 ל-25 באוקטובר 1944 לקחה היאמטו חלק באחד מהקרבות הימיים הגדולים בהיסטוריה - קרב מפרץ לייטה. "מבצע שו 1" החל בתגובה לפלישת האמריקאים לפיליפינים, וריכז מספר כוחות משימה יפניים באי לייטה, עליו נחתו כוחות אמריקאים. ב-18 באוקטובר, נצבעה היאמטו בצבע שחור, כהכנה למעברה הלילי במיצר סן ברנרדינו. ב-23 באוקטובר תקפו הצוללות האמריקאיות "דארטר" ו"דייס" את היאמטו ואת "הכוח המרכזי" של האדמירל טקאו קוריטה, בדרכם ללייטה. הצוללות טיבעו שתי סיירות כבדות מדגם "טקאו", כולל את אוניית הדגל של קוריטה "אטאגו", וגרמו נזק לשלישית. קוריטה ניצל והעביר את דגלו ליאמטו. ביום שלאחר מכן, במהלך הקרב בים סיבויאן, נפגע קשות הכוח המרכזי של קוריטה באבדו שלוש סיירות כבדות נוספות. אובדן כלים זה חיסל כמעט לחלוטין הגנת הנ"מ של הכוח. במהלך אותו יום ביצעו מטוסי נושאות המטוסים האמריקאיות 259 גיחות בסך הכל. באחת הגיחות פגע מטוס מנושאת המטוסים האמריקאית "אסקס" ביאמטו באמצעות שתי פצצות חודרות-שריון, וכמעט-פגע באמצעות פצצה נוספת; היאמטו ספגה נזק בינוני וכ-3,370 טון מים חדרו לאונייה.