En 1944, tras la modernización extensiva de las baterías secundaría y antiaérea, el "Yamato" se unió a la segunda flota en la batalla del Mar de Filipinas, en la que sirvió como escolta de la división de portaaviones japoneses. En octubre de 1944, en la batalla del Golfo de Leyte, usó su artillería naval por primera y única vez contra el enemigo, colaborando en el hundimiento del portaaviones de escolta y del destructor antes de retirarse de la batalla la fuerza central. Fue ligeramente dañado en Kure en marzo de 1945. El buque fue de nuevo reequipado, modernizándose su armamento antiaéreo. El "Yamato" fue hundido el 7 de abril de 1945 por aviones estadounidenses basados en portaaviones durante la Operación "Ten-Gō", tras recibir diez torpedos y siete bombas, que le hicieron finalmente zozobrar, lo que provocó la pérdida de 2498 de los 2700 tripulantes que se encontraban a bordo, incluido el vicealmirante Seiichi Itō. El hundimiento del "Yamato" fue visto como una gran victoria estadounidense, y Hanson W. Baldwin, el editor militar del "New York Times", escribió: «El hundimiento del nuevo acorazado japonés Yamato... es la sorprendente prueba— si es que era necesario— de la fatal debilidad de Japón en el aire y en el mar».