21-30 октября «Атаго» в составе Объединённого флота выходил для участия в сражении у островов Санта-Крус, и вновь не смог принять в нём активного участия. 9 ноября соединение Кондо вышло к Гуадалканалу для обстрела аэродрома Хендерсон-филд. Около полудня 14-го «Атаго» был атакован американской подводной лодкой «Троут», выпустившей по нему пять торпед, из которых не попало ни одной. В ночь на 15-е он принял участие в бою с американскими линкорами «Вашингтон» и «Саус Дакота», добившись вместе с «Такао» не менее 16 попаданий 203-мм снарядами в последнюю (только поверхностные повреждения) и не получив серьёзных повреждений сам. 18-го крейсера вернулись на Трук.