Плана на операции „Сьо-Го“ е приведен в изпълнение на 17 октомври, и в нощта на 18-и Перво ударно съединение напуска Лингу. На 20-и корабите се отбиват в Бруней, а на 22-ри преминават пролива Сан Бернандино. Сутринта на 23 октомври западно от остров Палаван плаващото със 16-визлов зигзагообразен ход съединение е атакувано от американските подводници. В 6.33 флагманския „Атаго“ е поразен в десния борд от четири от шестте пуснати от „USS Darter (SS-227)“ торпеда Mk 14, всяко от които носи 300 кг торпекс. Първото попадение е в склада при 30-ия шпангоут, то разрушава шпилковото отделение и води до нахлуване на вода в носовата част. Второто е при котелно отделение №1, в резултат веднага е наводнено и то, и съседното №2. Третото попадение в района на 180-ия шпангоут води до наводняване на котелно отделение №6 и пожар в съседното №7. В резултат на четвъртото са наводнени машинно отделение №4, задния генераторен отсек и погреба на 4-та кула на ГК. Крайцерът веднага получава крен на десния борд от 8°, бързо нарастнал до 18°. Независимо от контранаводненяването на машинно отделение №3, котелно отделение №7 и водонепроницаемия отсек №4, той скоро достига 23°, а после и 54°, след което е дадена заповед да се напусне кораба. В 6.53 „Атаго“ се преобръща и потъва, с носа напред, това се случва в точката с координати Загиват 360 члена на екипажа, 529 са извадени от водата от разрушителя „Кишинами“ (включая вицеадмирал Курита, членове на щаба на Втори флот начело с контраадмирал Коянаги и командира на крайцера контраадмирал Араки), а още 171 взема на борда си „Асашимо“.