Το 1944, μετά από εκτεταμένες αναβαθμίσεις στα αντιαρεοπορικά και στα δευτερεύοντα πυροβόλα, το "Γιαμάτο" τοποθετήθηκε στον Δεύτερο Στόλο κατά την Ναυμαχία της Θάλασσας των Φιλιππίνων, υπηρετώντας ως συνοδευτικό πλοίο στην Μοίρα Αεροπλανοφόρων. Τον Οκτώβριο του 1944, στην Ναυμαχία του Κόλπου Λέυτε, χρησιμοποίησε το ναυτικό πυροβολικό του για πρώτη και τελευταία φορά εναντίον εχθρικού σκάφους, βοηθώντας στην βύθιση του αμερικανικού βοηθητικού αεροπλανοφόρου USS "Gambier Bay" και του αντιτορπιλικού USS "Johnston" πριν η κεντρική δύναμη υποχωρήσει από την μάχη. Με ελαφρές ζημιές στο Κούρε τον Μάρτιο του 1945, τοποθετήθηκε αναβαθμισμένος αντιαεροπορικός εξοπλισμός. Το "Γιαμάτο" βυθίστηκε στις 7 Απριλίου 1945 από αμερικανικό αεροσκάφος αεροπλανοφόρου κατά την Επιχείρηση Τεν-Γκο, δεχόμενο 10 τορπίλες και 7 βόμβες πριν ανατραπεί. 2.498 από τα 2.700 μέλη του πληρώματός του χάθηκαν, συμπεριλαμβανομένου του υπαναυάρχου Σεΐτσι Ίτο. Η βύθιση του "Γιαμάτο" θεωρήθηκε μείζων αμερικανική νίκη, και ο Χάνσον Μπάλντουιν, στρατιωτικός συντάκτης των "New York Times", έγραψε ότι «η βύθιση του νέου ιαπωνικού θωρηκτού "Γιαμάτο" ... είναι ατράνταχτη απόδειξη - αν χρειάζεται μία - της ολέθριας αδυναμίας της Ιαπωνίας στον αέρα και την θάλασσα.»