18日、伊24は、特殊潜航艇によるシドニー港攻撃に参加するためトラックを出港。甲標的の搭乗員は八巻悌次中尉、松本静一等兵曹だった。19日、浮上して充電を行うとともに、搭載艇の点検を行った。点検中、2人は塩素の強い臭いを感じた。調査のため、松本一曹が艇の照明をつけたところ、艇の蓄電池が突然大爆発を起こし、松本一曹は艦外に吹き飛ばされた。伊24は彼を捜索したが、見つけることはできず捜索を打ち切った。艇は損傷しており、八巻中尉も負傷していたことから、トラックに反転した。20日、トラックに到着し、戦没した伊28に搭載するはずだった甲標的に乗せ換えて出港。30日、シドニー沖に到着。31日1740、シドニー東方12浬地点付近で伴勝久中尉、芦辺守一等兵曹が乗った甲標的を発進させる。深夜、米重巡シカゴ("USS Chicago, CA-29")が搭載艇を発見し、対空砲の砲撃を行い、艇に損傷を与えた。6月1日0029、艇はシカゴへ向け魚雷2本を発射。しかし、魚雷は1本がシカゴの至近を通過し、東岸に打ちあがった。もう1本はシカゴの艦底下を通過し、ガーデン島の岸壁に命中し、爆発でガーデン島に係留してあった宿泊艦クッタブル（）が沈没し、その隣で係留されていた蘭潜K IX（）を撃破した。その後搭載艇は湾外に脱出することに成功したが、シカゴの砲撃を受けたことによる損傷がもとで沈没し、母艦に帰り着くことはなかった。3日、艇が帰投しないため、会合点を離れる。同日夕方、ノラ・ヘッド南東35浬地点付近で浮上充電中、豪貨物船エイジ（Age、4,734トン）を発見し、魚雷1本を発射するも命中しなかった。そのため、主砲弾4発を発射したが命中せず、同船は去っていった。伊24は同船を撃沈したと判断していた。その1時間半後にはのシドニー東方27浬地点付近でニューキャッスルからワイアラに向かっていた豪鉱石運搬船アイアン・チーフテン（Iron Chieftain、4,812トン）を発見し、魚雷2本を発射。うち1本がアイアン・チーフテンの左舷中央部に命中し、同船は5分で沈没した。5日、ウロンゴン沖17浬地点付近で、ワイアラからポート・ケンブラに向かっていた豪貨物船エチュンガ（Echunga、3,362トン）を発見して追尾するが、攻撃に失敗。8日未明、シドニー沖4浬地点付近で浮上し、ハーバーブリッジを目標にして30秒間隔で主砲弾10発を発射したが、橋には命中せず、砲弾1発が家屋に命中しただけに終わった。伊24はサーチライトにより照らされたが、急速潜航を行ったため反撃は受けなかった。また、伊24の迎撃のためP-39 エアラコブラ1機が飛び立ったが、墜落事故を起こし失われた。9日早朝、ジャービス湾南東沖で、英貨物船オレスティーズ(Orestes、7,748トン)を発見して2度雷撃するも、いずれも魚雷は早爆した。そのため浮上して砲撃し、1発を命中させたが沈まず、また火災が起きた様子もないため、攻撃をあきらめた。25日、クェゼリンに到着。その後出港し、7月12日に横須賀に到着した。