Nach der Reparatur verlegte die "Phoebe" wieder ins Mittelmeer und nahm im August 1942 an der Operation Pedestal teil. Bereits im September wurde das Schiff jedoch in den Atlantik kommandiert, um dort, gemeinsam mit dem Schwesterschiff "Sirius", Konvois auf der Route zwischen Freetown und Südafrika zu sichern und nach aus Asien kommenden deutschen Blockadebrechern zu suchen. Dabei wurde der Kreuzer am Morgen des 23. Oktober 1942, auf dem Weg von Simon’s Town nach Freetown, vor der Küste von Französisch-Äquatorialafrika, etwa sechs Seemeilen von Pointe-Noire entfernt, von dem deutschen U-Boot "U 161" mit vier Torpedos angegriffen. Um 7.56 Uhr trafen zwei Torpedos die "Phoebe" auf der Backbordseite. Dadurch wurden 57 Crewmitglieder sofort getötet und 59 verwundet.