Vào năm 1944 nó đặt căn cứ tại Lingga gần Singapore. Vào ngày 15 tháng 6 năm 1944 nó khởi hành cùng với Hạm đội Cơ động trong Chiến dịch "A-Go", một cuộc phản công chống lại các lực lượng Đồng Minh tại quần đảo Mariana. Trong Trận chiến biển Philippines vào ngày 19 tháng 6 năm 1944 lúc 11 giờ 23 phút, nó trúng phải ba (có thể là bốn) ngư lôi bắn ra từ tàu ngầm Mỹ "Cavalla" do Trung tá Herman J. Kossler chỉ huy. Vì chiếc "Shōkaku" đang trong quá trình tiếp nhiên liệu cho máy bay và đang ở trong một vị thế rất mong manh, các ngư lôi đã gây ra các đám cháy không thể kiểm soát được. Vào lúc 14 giờ 08 phút một trái bom phát nổ khiến xăng máy bay phát cháy. "Shōkaku" chìm nhanh chóng ở tọa độ , khiến 1.272 người thiệt mạng. Tàu tuần dương Nhật "Yahagi" cùng các tàu khu trục "Urakaze", "Wakatsuki" và "Hatsuzuki" đã cứu được Thuyền trưởng Matsubara cùng 570 thủy thủ.