A embarcação passou por grandes aprimoramentos em suas baterias secundária e antiaérea em 1944 e juntou-se à 2ª Frota na Batalha do Mar das Filipinas em junho, atuando como escolta da Divisão de Couraçados. Em outubro fez parte da Força Central na Batalha do Golfo de Leyte, em que disparou sua bateria principal contra navios inimigos pela única vez em sua carreira, ajudando a afundar o porta-aviões de escolta e o contratorpedeiro antes de ser forçado a recuar dos torpedos do , que o tirou de ação. Foi levemente rearmado em março de 1945 em preparação para mais operações. O "Yamato" foi deliberadamente sacrificado em uma missão suicida na Operação Ten-Go, tendo sido enviado para usar suas armas a fim de aliviar as forças japonesas na Batalha de Okinawa. Ele nunca chegou perto, tendo sido afundado no meio do caminho em 7 de abril de 1945 por 368 aeronaves norte-americanas. O couraçado emborcou e explodiu depois de ser atingido por dez torpedos e sete bombas, com 2 498 tripulantes morrendo, incluindo o vice-almirante Seiichi Itō. O naufrágio do "Yamato" foi visto como uma grande vitória dos Estados Unidos, com o "The New York Times" escrevendo que isto era uma "prova definitiva, se alguma era necessária, da fraqueza fatal do Japão no ar e no mar".