Nagato juga tidak menembak persenjataan utama melawan kapal musuh sampai Pertempuran Teluk Leyte di 24 Oktober 1944 dalam Pertempuran Laut Sibuyan. Dalam pertempuran ini Nagato terkena dua bom dalam sebuah serangan pesawat pengebom tukik Amerika Serikat. Bom pertama merusak pipa masuk udara di ruang ketel no.1 dan membungkam meriam-meriam Nagato. Sementara itu, bom kedua berhasil mengenai kantin dan ruang radio depan kapal. Tercatat dua bom tersebut membunuh 52 awak dan melukai 106 lainnya.