18 сентября «Могами» вместе с другими кораблями Объединённого флота вышел в море для противодействия рейду американского авианосного соединения, 20-23 сентября простоял у атолла Эниветок и 25-го вернулся на Трук. 17 октября в составе авианосного соединения адмирала Кога крейсер снова выходил к атоллу Эниветок в направлении ожидавшегося по данным радиоперехвата американского рейда. Корабли достигнули точки назначения 20 октября, но никого не обнаружили и 26 октября вернулись на базу. 3 ноября «Могами» вместе с «Кумано» и «Судзуя» вышли в море для удара по месту высадки американских сил в заливе Императрицы Августы на Бугенвиле. Утром 5 ноября крейсера прибыли в Рабаул и вскоре после этого попали под удар американской авиации. «Могами» в ходе налёта был поражён 500-фунтовой бомбой с «Донтлесса» 12-й бомбардировочной эскадрильи из состава авиагруппы авианосца «Саратога». Бомба пробила верхнюю палубу с правого борта между первой и второй башнями ГК и разорвалась на средней палубе. Она нанесла серьёзные повреждения обеим палубам и обшивке обоих бортов, а начавшийся сильный пожар и угроза взрыва боекомплекта вынудили экстренно затопить носовые погреба. Носовая часть крейсера после этого зарылась в воду по среднюю палубу. «Могами» в сопровождении «Судзуи» совершил переход до Трука 6—8 ноября. После экстренного ремонта силами плавмастерской «Акаси» крейсер вышел в море 16 декабря и через пять дней прибыл в Курэ. На следующий день, 22 декабря, начался его ремонт в Арсенале флота, занявший 2 месяца. В ходе него помимо исправления повреждений «Могами» прошёл и Вторую военную модернизацию — дополнительно были установлены 8 одиночных 25-мм автоматов (всего 38 стволов). 1 января 1944 года он был выведен из состава 7-й дивизии и переподчинён напрямую Третьему флоту, ремонт же был завершён к 17 февраля.