1943年12月26日の14:42、「ブラウンソン」はニューブリテン島のグロスター岬への上陸支援中に日本軍の急降下爆撃機による2発の爆弾を受ける。爆弾は中心線の右舷、2番煙突付近に命中した。すさまじい爆発が起こり、主甲板上の全構造物が吹き飛んだ。艦は右舷に10度から15度傾斜し、艦中央部が急速に沈み込み艦首と艦尾が上方を向いた。負傷者は救命筏に乗せられ、14:50に艦の放棄が命じられた。そのとき、艦中央部は完全に水没していた。爆雷が爆発した様な波が立ち、艦は14:59に沈没した。ブラウンソンの乗組員の内108名が失われた。残る乗組員は「ダリー ("USS Daly, DD-519")」と「ラムソン ("USS Lamson, DD-367")」によって救助された。沈没位置は南緯5度20分、東経148度25分。この日、日本軍は海軍がラバウルから零戦55機と艦爆25機が、陸軍がウェワクから重爆7機と戦闘機32機で艦船攻撃を行っている。