Ao retornar ao serviço ativo, o "Pensacola" participou nas campanhas das Ilhas Gilbert e Marshall, Ilhas Marianas e Palau e Filipinas, quando envolveu-se na Batalha do Golfo de Leyte, todas em 1944. No ano seguinte tomou parte em ações de suporte nas batalhas de Iwo Jima e Okinawa. A guerra terminou em agosto e o navio ajudou a transportar soldados de volta para casa, em seguida sendo usado como alvo nos testes nucleares da Operação Crossroads em julho de 1946. Ele sobreviveu e foi descomissionado em agosto, sendo afundado como alvo de tiro em novembro de 1948.