5月9日、「厳島丸」は第一機動艦隊に編入され、5月25日まで佐世保海軍工廠で機銃や爆雷投射機、逆探、重油補給装置の設置工事が行われた。工事終了後、ヒ65船団に加入して5月29日に門司を出港し、6月11日に昭南に到着する。当初はバリクパパンへ回航される予定だったが、サイパンの戦いが始まった事により第一機動艦隊（小沢治三郎中将・海軍兵学校37期）がマリアナ諸島方面に出動（マリアナ沖海戦）。これを追う形で水雷艇「雁」の護衛の下、6月18日に昭南を出港してネグロス島ギマラス泊地に急行した。しかし、6月22日朝にのパラワン島プエルト・プリンセサ南東230キロの地点に差し掛かったところで、アメリカ潜水艦「ナーワル」 ("USS Narwhal, SS-167") の雷撃を受けた。「ナーワル」は魚雷を4本発射し、2本が命中して残る2本が命中しなかった事を記録。魚雷は右舷中部三番油槽に1本が命中し、幅13.5メートル、長さ15.7メートルの破口を生じて船体は25度傾いたものの航行に差し支えはなく、その日の夕刻にギマラスに到着した。ギマラスで特務艦「速吸」、駆逐艦「夕凪」、「満潮」、「野分」に対して補給を行った後、マニラへ回航される。マニラでは「速吸」、重巡洋艦「妙高」およびマニラ軍需部に対して残った重油を補給し、修理に備えて吃水を浅くしようと試みたが回復せず、マニラでの修理は断念された。7月20日から21日にかけてヒ68船団の諸船舶がマニラに入港し、ここで加入船の顔ぶれが一部変わることとなり、「厳島丸」はヒ68船団に加入して日本に戻る事となった。ヒ68船団はマニラ出港後の7月25日にアメリカ潜水艦「フラッシャー」 ("USS Flasher, SS-249") 、「クレヴァル」 ("USS Crevalle, SS-291") 、「アングラー」 ("USS Angler, SS-240") からなるウルフパックの攻撃で損害を受けたが、「厳島丸」には被害はなかった。8月3日、「厳島丸」は佐世保に帰港し、8月10日から9月16日まで佐世保海軍工廠で修理と兵装増設工事を受けた。9月20日付で第一機動艦隊から離れ、連合艦隊付属となる。