Unità varata nel maggio 1932, venne inserita insieme alle unità gemelle nella 4ª divisione incrociatori; allo scoppio delle ostilità era parte della flotta di invasione delle Filippine al comando dell'ammiraglio Takeo Kurita, nel dicembre 1941, in particolare fornendo supporto di fuoco alle forze sbarcanti nel golfo di Lingayen il 20 dicembre; la nave faceva parte della scorta di un grande convoglio di 80 navi giapponesi che puntavano sulla baia. Il generale Douglas MacArthur, comandante posizionò le sue truppe, ma i giapponesi (14ª Armata del generale Honma), bene informati, sbarcarono facilmente 60 chilometri più a nord. Successivamente partecipò alla battaglia delle Salomone Orientali, alla battaglia delle isole Santa Cruz, alla seconda battaglia navale di Guadalcanal e alla evacuazione dell'isola. Il 5 novembre 1943 a Rabaul venne quasi colpito da tre bombe da 500 libbre che uccisero 22 uomini tra cui il capitano Nakaoka; nel 1944, era in rotta verso le Filippine con la squadra del viceammiraglio Takeo Kurita, che il 23 ottobre venne attaccata dai sommergibili "Darter" e "Dace"; il "Darter" colpì il "Takao" con due siluri, mentre quattro siluri del "Dace" colpirono l'"Atago" che affondò in 30 minuti con pesanti perdite tra l'equipaggio, mentre Kurita dovette trasbordare prima su un cacciatorpediniere e poi sulla nave da battaglia "Yamato".