O "Yamato" participou como parte da Força Central do almirante Takeo Kurita, em um dos maiores confrontos navais de toda a história: a Batalha do Golfo de Leyte, entre 22 e 26 de outubro de 1944. A Operação Shō-Gō se iniciou como resposta à invasão dos Estados Unidos das Filipinas, convocando grandes grupos para convergir na ilha de Leyte, onde as tropas norte-americanas tinham desembarcado. O navio recebeu em 18 de outubro um revestimento de camuflagem negra em preparação de sua travessia noturna para o Estreito de San Bernardino; o principal ingrediente era fuligem retirada de sua própria chaminé. A força foi atacada no caminho para Leyte em 23 de outubro, na Passagem de Palawan, pelos submarinos USS "Darter" e USS "Dace", que conseguiram afundar os cruzadores pesados "Atago" e "Maya", além de danificar o "Takao". Kurita estava a bordo do "Atago", mas conseguiu sobreviver e transferiu seu estandarte para o "Yamato".