クリーブランド艦長は6月にアンドリュー・G・シェパード大佐に交代する。引き続き第68任務部隊に所属するクリーブランドは6月30日にショートランド諸島を砲撃し、7月12日にはニュージョージア島のムンダに対する上陸の支援を行う。僚艦コロンビア ("USS Columbia, CL-56") と入れ替わる形でオーストラリアのシドニーでの10日間に及ぶ短期の補修を受けた後、10月26日と27日にはトレジャリー諸島への上陸前艦砲射撃を行う。第39任務部隊は11月1日にブーゲンビル島侵攻部隊の支援のためブカ島とボニス島へ砲撃を行い、同日のうちに南に向かってショートランド諸島への攻撃を行う。その晩に起こったブーゲンビル島沖海戦に参加し、クリーブランドはその功績で海軍殊勲部隊章を受章した。クリーブランドは僚艦とともにレーダーを使用して4隻の日本海軍巡洋艦、妙高、羽黒、川内、阿賀野を目標に一時間以上の砲撃を行い、川内の撃沈に貢献した。続いて夜明けまで残りの艦を追撃するが、明け方になって70機の航空攻撃を受け、一発の至近弾が艦を大きく動揺させた。クリーブランドは応戦し敵機数機を撃墜する。ブーゲンビル島沖海戦においてクリーブランドは840発の6インチ砲弾を発射したが、僚艦の中では最も発射弾数が少なかった。12月24日未明には再びブーゲンビル島北端部への砲撃を僚艦とともに行った。