À la fin du mois d'août, le "Yayoi" effectue un certain nombre de « Tokyo Express » à destination de Milne, en Nouvelle-Guinée. À partir de début septembre, il participe à l'opération "Ke", l'évacuation des forces japonaises de Guadalcanal. Le , après avoir quitté Rabaul pour une mission d'évacuation sur l'île de Goodenough, le "Yayoi" est attaqué par les bombardiers B-17 Flying Fortress et B-25 Mitchell, à au nord-ouest de l'île de Vakuta, à la position . L'attaque tue notamment le commandant de la division de destroyers, le capitaine Shiro Yasutake. Face à l'eau s'engouffrant de manière incontrôlable, le capitaine du "Yayoi", le capitaine de corvette Shizuka Kajimoto, lance l'ordre d'abandon du navire. Les destroyers "Mochizuki" et "Isokaze" secourent ensuite 83 survivants.