Năm 1944, sau khi được nâng cấp rộng rãi dàn pháo hạng hai và pháo phòng không, "Yamato" gia nhập Hạm đội 2 trong Trận chiến biển Philippines, nó hộ tống cho lực lượng tàu sân bay Nhật. Trong trận Trận chiến vịnh Leyte vào tháng 10 năm 1944, lần đầu tiên nhưng cũng là lần duy nhất, nó sử dụng dàn pháo chính nhắm vào tàu chiến đối phương, và đã đánh chìm tàu sân bay hộ tống "USS Gambier Bay (CVE-73)" và tàu khu trục hộ tống "USS Johnston (DD-557)" trước khi Lực lượng Trung tâm của Phó Đô đốc Kurita rút lui khỏi chiến trường. Bị thiệt hại nhẹ tại Kure trong tháng 3 năm 1945, con tàu được tái cấu trúc lần nữa qua việc nâng cấp hỏa lực phòng không.