През октомври 1944 г., останалите кораби на Одзава се сражават в битката в залива Лейте срещу силите на адмирал Уилям Холси. Макар той да е най-старши в битката, на Одзава не е предоставено командването, тъй като японският боен план включва жертването на силите му като примамка, така че адмирал Такео Курита да премине протока Сан Бернардино и свободно да атакува десантните сили на генерал Дъглас Макартър при плажовете на Лейте. Все пак, Одзава изиграва ролята си интелигентно и професионално до края, макар флотът му да приключва бойната си служба, тъй като самолетоносачите му остават без самолети и без летци. Въпреки че губи много кораби, включително и флагманския „Дзуйкаку“, Одзава оцелява битката с повечето от корабите си.