27 лютого 1942 року «Ексетер» був пошкоджений у битві у Яванському морі, де він отримав влучення восьмидюймового снаряда в котельню. Есмінець «Електра», який прикривав його відхід, був потоплений японцями. Крейсеру було наказано йти до Сурабаї на ремонт у супроводі двох есмінців: «Поуп» і «Енкаунтер». Два дні по тому, уранці 1 березня 1942 року, намагаючись дістатися Зондської протоки, він був перехоплений японськими важкими крейсерами «Наті», «Гагуро», «Міоко» і «Асігара», есмінцями «Акебоно», «Інадзума», «Ямакадзе» і «Кавакадзе». Битва японських кораблів з пораненим крейсером отримала назву Другої битви в Яванському морі. «Ексетер» був сильно пошкоджений вогнем японців, пряме влучення снаряда спричинило повну втрату ходу. Заповнення водою відсіків досягло критичної позначки і незабаром крейсер почав тонути, кренячись на лівий борт. У той же час він був уражений у правий борт двома торпедами з есмінця «Інадзума». «Ексетер» затонув близько полудня, кораблі його супроводу, есмінці «Енкаунтер» і «Поуп» також були знищені. «Поуп» спочатку зумів уникнути сутички, але був потоплений атакою з повітря дві години по тому. Близько 800 моряків флоту союзників, у тому числі командир «Ексетера», капітан Олівер Гордон, були підібрані японцями і до кінця війни знаходилися у японському полоні. 153 моряки з команди «Ексетера» померли у полоні, ще троє після звільнення. У 1957 році були опубліковані мемуари О. Гордона — "Fight It Out" («Стій до кінця»), де він описує події під час командування «Ексетером» і перебування у полоні.