A finales de agosto, el Yayoi realizó una serie de viajes de transporte de tropas con el Tokyo Express a la bahía de Milne, Nueva Guinea. Desde principios de setiembre, comenzó a participar en la Operación Ke, la evacuación de las fuerzas japonesas de Guadalcanal. El 11 de setiembre de 1942, después de partir de Rabaul en una misión de evacuación a la isla Goodenough, el Yayoi fue atacado por los bombarderos Aliados B-17 Flying Fortress y B-25 Mitchell, 8 millas (13 km) al noroeste de la isla Vakuta en las coordenadas 08 ° 45 ' S 151 ° 25' E. El ataque también mató al comandante de la División 30 del Destructor, el Capitán Shiro Yasutake. El capitán del Yayoi, el teniente comandante Shizuka Kajimoto, tomó la decisión de abandonar el barco sin control. Los destructores Mochizuki e Isokaze luego rescataron a 83 sobrevivientes de la cercana isla de Normanby. El Yayoi fue borrado de la lista de la Armada el 20 de octubre de 1942.