信濃號航空母艦

大和級戰艦「110號艦」

1939年代後半，美國與日本的關係急速惡化，美國國會於1938年5月17日通過《第二次文森法案》，表明建造新型戰艦與航空母艦的計畫。因此1938年，日本執行其《第四次海軍軍備擴充計劃》，其中計畫建造兩艘大和級戰艦：「110號艦」與「111號艦」，用作取代艦齡不久即將達30年的金剛級戰艦「霧島號」與「榛名號」的地位。這兩艘新艦還要改善比較早開工、興建中的「大和」與「武藏號」的缺點，要為性能更佳的戰艦。
110號艦決定於橫須賀海軍工廠新造的6號船塢內建造。大和級戰艦的排水量超過7萬噸，此級超大型戰艦預定要建造4艘，往後會出現當有艦隻要進行維修與改裝、由於能夠負荷其排水量的船塢數量不足、剩下的船艦只能排隊等候的情況，因此計畫將橫須賀擴建成一個和吳海軍造船廠相同規模的維修據點，不同於其姊妹艦武藏號在陸上船台上建造的方式（該艦於三菱長崎造船廠建造），決定將以重新建造一個大和級專用的第六號船塢。當時橫須賀最大的船塢為建造「長門級」的「陸奧號」（排水量33,000噸）的第五號乾塢。在費時2年又3個月、耗資1700萬日元（當時幣值）的建造工程後，完成了長336公尺、寬62公尺、深18公尺的第六號船塢，當時所掘出的砂土被運到了鄰近的海軍砲術學校來填補海岸，爾後建成了寬廣的操場。1940年5月4日，船塢完工，並同時舉行了110號艦的開工典禮。110號艦本身建造預算為1億4770萬日元（當時幣值），為日本國會議事堂建造費用（2570萬日元）的6倍之多。這時為出於保密，開工儀式不得找外頭正職的神主，因此請非本業但具神主資格的腳手架組長—大須賀種次來主持。「大和號」和「武藏號」在作預算編列時被稱呼為「一號艦」與「二號艦」，因而信濃號也有著「三號艦」的非正式名稱，造船工人之間則將110號艦簡稱為「110」。
信濃原預計將於1945年3月末完成，在日軍以此時間為目標而緩慢完成進度期間，日本做出了與美國開戰的決定。1941年11月，日軍重新評估了包括戰艦在內的全數造艦工程，總結潛艦與飛機將被列為優先，大型軍艦的建造作業將被擱置。隨後，從太平洋戰爭之初日本攻擊珍珠港的行動以及馬來亞海戰的結果可看出，戰艦在面對大量飛機攻擊時非常脆弱，故大和型四號艦—第111號艦馬上停工並解體，其材料將用於伊勢級戰艦「伊勢號」與「日向號」兩艘改裝成航空戰艦的工程中。之後信濃號被命令儘速建造成能夠浮起並拖離船塢的程度，將船塢用為修復中型航空母艦的修復和建造作業。1942年10月，信濃號船殼工程完成，由於其建材被挪至修復戰爭受損的其他艦艇且工人幹勁下降等因素，信濃號的建造工程呈現停滯的狀態。聯合艦隊參謀長宇垣纏在其日誌中記述道，杉浦軍令部第三科長和神重德軍令部一課成員於4月23日前來司令部拜訪，除了提到「第三號艦戰艦建造工程要中止，剩餘產能要全用來集中建造航空母艦」外，還表示將繼續觀望是否該建造超甲巡，而潛艦與飛機則必須增產。

飛行甲板

大和級戰艦設計最大艦寬為39公尺，艦上設置的飛行甲板的最大寬度為40公尺，也些有原艦員稱艦寬為50公尺。飛行甲板為20公釐厚的DS鋼板再鋪設75公釐的NVNC甲板而成，裝甲部分的長度約210公尺、寬度約30公尺，和下部的機庫大小相同。為了承受巨大的重量，「110號艦」的樑柱採箱型設計，有著14公釐厚的鋼鐵支撐著。日軍的航空母艦中，最早將飛行甲板裝甲化的是「大鳳號」，該艦有部分飛行甲板為木質，而與其相對地，「110號艦」使用的是帶有鋸末的水泥製甲板。由於記取了中途島之戰的教訓，日軍在艦載機存放燃油的地方變更為飛行甲板，與日軍之前的航空母艦不同，放置炸彈和魚雷的地方也改為飛行甲板，成了炸彈與魚雷升降梯不會通過機庫而直接送到飛行甲板的構造。設置於裝甲板前後的艦載機升降機也和飛行甲板一樣為75公釐的NVNC甲板，前部昇降機（長15公尺，寬14公尺）的重量達180噸，位於第1主砲塔處、後部昇降機（長13公尺，寬13公尺）則為110噸，位於第3主砲塔處。

機庫

儘管「110號艦」全艦長達266公尺，卻只有一層為機庫。當「110號艦」重新開工時，其艦身中央的施工進度已進展到中甲板附近。倘若要建成多層機庫，「110號艦」船體重心會被抬高，再加上飛行甲板上裝有厚裝甲板，船體會變得不安定，為了避免造成問題，必須減輕上部構造的重量，因此只好僅建一層機庫。大和級戰艦的上甲板在一號砲塔的附近有向下的斜坡，在二號砲塔的附近有向上的斜坡，這被稱為「大和坡」，為了設置艦載機的機庫，日軍還要將表面修整為水平。
包括對110號艦設計影響極深的「大鳳號」在內，日本幾乎所有的航空母艦都是密閉式機庫，「110號艦」則不同，於整備攻擊機處的前方約125公尺處為開放式機庫，以散發在受攻擊發生火災時發生的熱風，以及可投棄炸彈和魚雷。為了讓「110號艦」可在夜間燈火管制時也能在開放式前部機庫進行飛機整備工作，該處設有帆布製的遮光幕，可以在內部開燈照明。不過，開放式機庫的開放部分只有長度超過10公尺的開口部片舷各一處，實際上無法將飛機扔入海中。收容戰鬥機的庫房為後部83公尺長之處，使用著特殊鋼板保護著，側壁也有25公釐之厚，為密閉式形態 。「110號艦」在火災對策上頗為用心，設有可在機庫內每一處噴射的泡沫滅火裝置，以及在防禦區劃內還有三處獨立的消防泵，在機庫側壁的幾個地方也設有指揮防禦的管制指揮所。有資料稱飛機機庫內裝有舊式電燈和螢光燈，而船員居住區則只有螢光燈。

艦載機

當時預定搭載新型艦載戰鬥機「烈風」18架、艦載攻擊機「流星」18架、高速偵察機「彩雲」6架、另備用5架，共合計47架，而航空本部則是計畫搭載「烈風」25架（備用1架）、「流星」25架（備用1架）、「彩雲」7架（備用0架），另外還可在甲板搭上1架「烈風」、7架「流星」、7架「彩雲」。後來依照1944年10月19日航空本部的《航空母艦與艦載機關係報告資料》（空母及搭載艦関係報告資料），改為24架「烈風」（備用1架）、17架「流星」（備用1架）、7架「彩雲」（備用0架）。不過後來烈風不被採用為艦載戰鬥機，改為搭載「紫電改」的艦載機型（見下述）。另外，「110號艦」的炸彈、魚雷、航空燃料的搭載預定量比「翔鶴級」、「大鳳級」、「雲龍級」要來得少，約為800公斤及500公斤炸彈90枚、250公斤炸彈468枚、60公斤炸彈468枚、九一式450公釐航空魚雷數枚，並考慮作為「中程基地航空母艦」來使用。另外也有著機庫配置72架、甲板放置13架艦載機的說法。

兵器

計劃在舷側配置八九式127公厘高射炮8座16門（左右各弦4座）、九六式25毫米高射機炮141門（單裝、聯裝、三聯裝合計）、120公釐28連裝火箭砲12座作為對空火力。出港時雖並未搭載火箭砲，但據志賀淑雄少佐（「110號艦」飛行長）和神谷武久（工人）的證言表示「110號艦」當時有配置其他兵器。逃脫時，也有人目擊在高射砲甲板上的高射砲彈在轉動。

艦體與防護作業

由於「110號艦」本為大和級的戰艦，因此在基礎設計上就具有超過航空母艦標準的防禦力，當該艦作為航艦重新設計時設定防護性能，舷側水線防禦要可承受自10,000公尺處發射而來的200公釐砲彈，水平防禦方面則是要能承受自4,000公尺高投下的800公斤炸彈的轟炸。最早的設計方案是飛行甲板必須承受敵機以俯衝轟炸方式投下的800公斤炸彈，但由於增加甲板重量和製造能力等原因，變更標準為飛行甲板可承受500公斤炸彈的俯衝轟炸。為了滿足這些要求，機庫天井處鋪設了20公釐DS鋼板和14公釐DS鋼板保護著。
在從大和型戰艦變更為航空母艦來設計時，「110號艦」的水線上側舷裝甲由410公釐減為200公釐，變成對付巡洋艦等級的裝甲。主砲彈藥庫則直接改放航艦存放的高射砲彈、機砲砲彈、機槍子彈、炸彈和魚雷。在主結構區域前後的重油罐部分還另外增設了飛機用燃油儲存庫，由於這地方本來就沒有裝設裝甲板保護，因此油罐除了原有的25公釐厚度外，還在上面裝了被解體的姊妹艦「111號艦」彈藥庫底部的80公釐裝甲板來補強。原先計劃在油罐附近設置一塊中空區域來存放2,000噸的水，但因為吸取了「大鳳號」的教訓，改為填充混凝土。
艦底方面，為對應磁性水雷和艦底引爆的魚雷威脅，從自「大和號」和「武藏號」兩艦原設計的二重底部強化為三重底部。「110號艦」並未裝設砲塔，也無戰艦級別的裝甲，艦體重量變輕，吃水上升了一公尺，和「大和號」相比，船腹的上端高度降低了一公尺。而就在這個時間點之後不久，對本艦設計有強烈影響的「大鳳號」於1944年6月的馬利亞納海戰中被美軍潛水艦僅僅一枚魚雷就擊沉了，給日本海軍的相關人士們極大的震撼。「大鳳號」的沉沒原因在於被魚雷命中後飛機燃油漏到了艦內，在6小時後引發大爆炸和火災。因此作為應急對策，「110號艦」的工作人員趕緊在幾天內將水線下的船腹與飛機燃油儲存罐附近再灌上混凝土固定。最後公試常態排水量由初期計劃的62,000噸上升到68,000噸，使得變更船腹位置一舉變得毫無意義，海軍技術大佐牧野茂即批評稱其為「多此一舉」。
由於從飛行甲板到彈藥庫都用了重裝甲強化，「110號艦」的船殼重量和「大和號」相比增加了1,900噸、防禦重量增加了2,800噸、索具重量增加了1,200噸，合計共增加5,900噸，工數（工人數與工作時數相乘）也從由35萬增至40萬，施工量大為增加。由於艦體內部巨大和極為複雜，「大和級」戰艦的內部被戲稱為「地下街」。「110號艦」雖說是以航艦的身份來建造，但它也和「大和級」戰艦有著同樣的船體，曾有乘員在艦內迷路半天，甚至有工人要找到自己的負責區域就極其疲憊的傳聞。

艦橋

「110號艦」的艦橋設置於右舷中央，為島型艦橋。在此之前的日本海軍航空母艦無論大小，皆為艦橋與煙囪分離、後者彎曲朝海面排氣的構造。就「110號艦」的情況來說，由於上部甲板和飛行甲板間的高度不足，故無法在舷側處設置煙囪，改在艦橋的後部設置了向外傾斜26度的向上排煙煙囪。至於歐美的航艦廣泛使用艦橋和煙囪一體化的設計，日本最早使用這種設計的是飛鷹級航空母艦，之後「大鳳號」和「改大鳳級」也皆為如此，「110號艦」最終同樣採納了艦橋與煙囪一體化的設計。在正式配置前，海軍還曾在航空學校的樓頂製作了實物大小的模型、裝設有36個12公分對空望遠鏡，並進行實地測試。據技術中將福田啓二回憶道，當時「110號艦」的外型實在「頗為難看」。

動力

「110號艦」與「大和級」戰艦相同，航速也設定為27節，為四座蒸汽渦輪發動機、153,000匹馬力，最高航速為27節，載有燃油9,047噸，可以18節航速航行10,000海浬。和「大和級」戰艦相比，雖然少了主砲塔和各部裝甲，但由於在飛行甲板和彈藥庫部份加強了防護，因此在滿載排水量方面，「大和級」戰艦為72,000噸，「110號艦」也有71,000噸。與一般的正規航空母艦相比速度稍微慢了些。然而在橫須賀進行的測試裡，就算只啟動8個鍋爐，也能在20節左右的航速下進行重量接近4噸的「紫電改」（紫電41型）和「流星」艦載轟炸機、「天山」艦載魚雷轟炸機的起飛著陸實驗，未無發生問題。「紫電改」的試飛員山本重久大尉也作證稱「110號艦」的飛行甲板比日本航艦中的大型艦——「赤城號」和「翔鶴號」還要大，且起飛著陸狀態良好。此時著艦的「紫電改」是主要在陸上基地使用的攔截機，而非艦載戰鬥機。然而由於本來應成為「零式」艦載戰鬥機艦後繼機的「烈風」開發進度落後，於是日軍曾推出將搭載2,000匹馬力引擎、可發揮高性能的「紫電改」挪作艦載機之用的計畫，還以此進行試驗過。

塗裝

現存的「110號艦」的清晰照片只有在背光狀態下拍攝的本條目起首處的那張圖，然而仍可判斷出該艦使用了對潛艦用的迷彩塗裝。基本色為「外舷一號色」（嫩草色，根據美國海軍報告書的資料，此為「外舷二號色」和白色按一比一比例混合而成的顏色），並塗有「外舷二號色」（較暗的橄欖綠）的商船用迷彩色。另外還有許多工人的目擊證言稱吃水線下使用了紅色系的顏色，飛行甲板的塗裝則不得而知。

下水式

「信濃號」雖然因為過勞與意外事故，導致有超過10人殉職，不過還是大致完成了外型。10月5日，上午8點到8點30分，開始往船塢進水。計畫是往船塢裡注水注一半，讓船身先浮起來，確認船身之平衡，本來預定注水10公尺，在灌到8公尺時，因為船塢閘門打開，外部海水灌了進來。「信濃號」被灌進來的海水影響，前後擺盪，固定船的超過100根以上的鋼纜和50根的麻繩斷掉。甲板上的技術軍官們因此被沖進海裡，球狀船首也多次與船塢的牆面發生衝撞，導致球狀船首內部的水中聲納、螺旋槳扇片受損。 
調查結果表示，此事僅為單純之事故。本來是要往船塢閘門內的壓艙水艙內注進海水，結果疏漏導致出現如此事故，也有種說法是本來是往「信濃號」的壓艙水艙灌海水，結果沒完全灌滿水。雖然這僅是一項失誤，但也是性急趕工的結果。10月8日，日軍舉行了命名儀式，作為代理昭和天皇的海軍大臣——米內光政也出席了此儀式。在這時「110號艦」被命名為「軍艦　信濃」，正式配發到「橫須賀鎮守府」。在這時引渡式還尚未結束，在審議委員會判定合格之前，「信濃號」都還尚未正式入籍海軍。
之後「信濃號」又被送入船塢，使用部份「111號艦」的材料進行修理工作。修理工作於10月23日結束，出了船塢後被停在近海位置。一個月後，日本海軍在最後一次大規模艦隊海戰「雷伊泰海戰」（捷一號作戰）之後，聯合艦隊已經幾乎崩潰。即使「信濃號」能趕上參加該海戰，當時也沒有能送上「信濃號」的飛機。實際上，航艦「雲龍」已經完成，但並沒有搭載飛機，只是作為特攻兵器「櫻花」的運輸艦，然後被潛艦魚雷攻擊後沉沒。使用「111號艦」的材料，被改為航空戰艦的「伊勢號」與「日向號」也沒有能搭載的飛機，只能拿來當作普通戰艦使用。在「北號作戰」時，兩艘船的飛機庫都被拿來搭做倉庫使用，實際上被當作運輸艦。

返回吳港前的狀態

「信濃號」於東京灣舉行的航空公試，並進行各種艦載機的起降實驗。11月11日，日軍在「信濃號」上試飛了零戰和「天山」艦載攻擊機等舊式飛機；11月12日，「橫須賀航空隊」在船上進行局地戰鬥機「紫電改」的艦載型——「紫電改二」（N1K3-A）和「流星」艦載攻擊機、「彩雲」偵察機等起降實驗，均取得成功。
11月24日，聯合艦隊司令豐田副武大將在聯合艦隊550號電令中指示：「『信濃號』艦長應立刻指示『信濃號』及「第十七驅逐艦隊」自橫須賀出發，迅速返回內海西部，出港日期和前往松山沖泊地的航路應由艦長決定」。由於橫須賀上空近日頻繁有「B-29」轟炸機飛行，日軍估計短期內會有空襲行動，故決定返回吳海軍工廠，前往躲避空襲，並裝上剩餘尚未配置的武器裝備。美軍進行航空偵查時有曾拍攝「信濃號」過，但當時僅有「大和號」的推測數據和「武藏號」已沉沒的訊息，但不知道有關「信濃號」的相關資料。
促使「信濃號」返回至吳港的原因還有一個。由於橫須賀工廠大量使用徵用來的工人，因此日本海軍對橫須賀工廠的技術能力頗有懷疑，考慮在吳海軍工廠進行「信濃號」的艤裝工程。由於接到海軍邀請的「大和級」戰艦的造船主任西島亮二海軍技術大佐表示「接受信濃的剩餘工程（武裝工程）」，海軍決定將「信濃號」開回至吳港，之後西島又表示後悔。這時「信濃號」的內部建造工程仍在繼續，高射砲、噴射砲、機槍幾乎都尚未安裝（見前述）。鍋爐也只完成了12座中的8座，最大發揮速力也只有約20至21節。返回吳海軍工廠時，信濃還未裝備飛機，而是載有50架「櫻花」特攻機和貨物，但也有資料稱裝有三架艦載轟炸機（機種不明）、數艘水上特攻兵器「震洋」的說法，因此也有「信濃號的出擊居然算不上特攻」的玩笑一說。
護航「信濃號」的驅逐艦隊包括三艘「第十七驅逐艦隊」的「陽炎級」驅逐艦——「濱風號」（旗艦）、「磯風號」和「雪風號」。當時，美軍潛艦的靜聲能力已經高過日本海軍艦艇的聲納搜索能力，且日本船員自「雷伊泰灣海戰」後長期出擊而過於疲勞，因此少了巡邏活動，「磯風號」和「濱風號」艦艇本身也在雷伊泰灣海戰中受損，水中聲納無法使用，後者的航速也因此無法超過28節（後來，「第十七驅逐艦隊」在「捷一號」作戰後的返航途中所負責護衛「金剛號」戰艦以及旗艦「浦風號」被美軍潛艦「海獅號」擊沉。）原先「第十七驅逐艦隊」認為應注意潛艦的活動，在日軍可出動反潛巡邏機的白天航行，但阿部俊雄大佐卻以夜間21節的航行速度可避開美國潛水艇為由，否決了這一提案。這和軍令部曾指示不出動反潛巡邏機以及「信濃號」本身未搭載一架飛機有關。另外阿部認為比起潛艦，被在日本近海活動的美軍機動部隊攻擊更可怕。議論的結果是「信濃號」在天亮之前出航，假若出現美軍潛艦，可利用趨近滿月的月光發現其活動。

美軍「射水魚號」的追擊

11月28日下午1點30分，艦隊出航，旗艦「浜風號」、中央是「信濃號」、信濃右舷是「雪風號」、左舷是「磯風號」。但也有先頭「磯風號」、右「濱風號」、左「雪風號」的說法。艦隊在金田灣進行時間調整之後，於下午6點30分進入外海。在船內，機械室和燃料庫附近還在施工。下午7點，「磯風號」發現美國潛艦的電波，日軍加強了警戒。同時「信濃號」也發現電波，阿部艦長命令全船員警戒。晚上9點，「信濃號」通過雷達在右後方發現船舶，命令右側的「雪風號」進行偵查，該艦隨後報告「雖未有回應識別信號，但干舷很高，應是漁船」。
在這前不久，日本靜岡縣濱名湖以南約100英里處正有一艘美軍潛艦——「射水魚號」，艦長為約瑟夫·法蘭西斯·恩萊特少校。「射水魚號」當時才剛結束救援迫降的B-29組員的任務，正前往東京灣準備襲擊商船。晚上8點48分，雷達軍官報告「有座島正在移動」，恩萊特因此發現了「信濃號」。當下由於「射水魚號」未能在「信濃號」的甲板上確認有飛機，還以為是艘油輪。不過這艘船非常大，為了攻擊，「射水魚號」決定尾隨該艦，並浮出水面以最大的19節航速速度追蹤。浮出水面後，「射水魚號」發現該艦艦首為非「大鳳級」的開放式機庫，確信目標與先前的「飛鷹級」和「大鳳級」不同，是艘巨大的新型航空母艦。10點45分，「射水魚號」發現有一艘驅逐艦逼近至其附近3000公尺處，一度被逼迫潛回水下退避。不過驅逐艦在看到「信濃號」桅杆的紅色信號之後返航，美國潛水艇逃過一劫。恩萊特的手記記載這艘船是「磯風號」，但如前述，「浜風號」的可能性較高。日軍方面的情況是，早在10點時，位於艦隊先頭的「浜風號」就發現了位於前方6000公尺平行移動的兩架桅杆。「浜風號」加速行駛之後，距離縮短至3000公尺，並已瞄準預備射擊，但「信濃號」這時卻因事前命令護衛艦不要深入追擊、導致艦隊中出現空隙而命其回航。晚上10點45分，「信濃號」在右舷前方發現了浮上水面的美軍潛艦，並發出了確認信號。「射水魚號」也確認到了「信濃號」桅杆上發出的10秒-20秒-10秒的紅色發光信號，擔心會遭到護衛驅逐艦的攻擊。「浜風號」和「雪風號」已做好射擊準備，但阿部擔心暴露行蹤，不准射擊。
晚上11點30分，恩萊特認為可能無法逮住「信濃號」，要求得到友軍潛艦的支援，給司令部發出下述無線電訊息：「『射水魚號』向太平洋艦隊司令部的太平洋方面潛艦司令部及日本領海的所有潛艦發出。我們正在追蹤一艘大型航空母艦。這艘航艦有三艘護衛驅逐艦，位置是北緯32度30分、東經137度45分、速度有20節。」美國潛艦司令部收到了這一消息，並冒著被「信濃號」竊聽的危險（實際上也確實被竊聽著）作出如下回覆：「繼續追蹤，喬（Joe，約瑟夫的暱稱），希望你能成功」。太平洋艦隊司令——切斯特·尼米茲的司令部則發出「對方是塊肥肉。大獎就在眼前，別讓它逃了」的訊息。只是，恩萊特期待中的友軍潛艦並未出現，「射水魚號」只得繼續隻身追蹤目標。原先「信濃號」以全速的20節航行，以潛艦的航速很難攻擊的到。不過經過數小時「射水魚號」以水上速度全力追擊拉近了距離，「信濃號」也在凌晨12點前不久因螺旋槳軸過熱而減速至18節，又做了「之」字形航行的轉向動作，「射水魚號」得以在「信濃號」右舷前方取得射擊位置。

擊沉

關於「射水魚號」發動攻擊時日軍護衛的陣形有多種說法，「浜風號」水雷長聲稱是「雪風號」打頭、中央「信濃號」、右「浜風號」和左「磯風號」，「雪風號」砲術長的說法則是「磯風號」先頭、右「浜風號」、左「雪風號」，「雪風號」水雷長的說法則為「浜風號」先頭、右「雪風號」、左「磯風號」，上述紀錄混亂原因是「信濃號」在作之字運動時，因時間不同，驅逐艦的位置也頻繁地變化。在外海時，大致上都是旗艦「浜風號」航行在前。11月29日凌晨3點13分，「射水魚號」在濱名湖南方176公里處發射了六枚魚雷，而日軍方面也發現了「射水魚號」。3點5分，「信濃號」對護衛艦發出的潛艦警報，驅逐艦群也探測到了疑似潛艦的電波，但未能確定其位置。
潛艦自調停深度水面下3公尺、距目標1280公尺外處射出了六枚魚雷，分為兩批各三發射出。「射水魚號」艦長曾在筆記中表示，這是為了讓後面那三枚魚雷能射進最初三枚造成的破洞內。另外為了使重量集中在水線之上而不穩定的航艦翻船，設定了比通常較淺的命中深度。3點16至17分，4枚魚雷命中了「信濃號」右舷。「射水魚號」方面則稱六枚魚雷全命中。命中深度設定較淺的魚雷擊中的是「信濃號」右舷後部由水泥填充、較船腹為淺的部分，這時其儲存燃油的燃油艙、右舷外側機械室、三號鍋爐間馬上就被水灌滿，且損害造成艦體隔間龜裂、鄰近的一號、七號鍋爐間也跟著進水，空氣壓縮機房亦受害。最初的報告顯示，後部冷卻機房、機關科官兵房、注排水指揮所附近、第一發電機室都進水、右舷也傾斜了6度。由於命中後「信濃號」仍未減速，傾斜右舷9度並以20節的速度離開現場。「射水魚號」未能追擊前往西北的「信濃號」。護衛的驅逐艦雖也投下深水炸彈，但在「射水魚號」的紀錄裡也不過就整整15分鐘裡爆炸14次的規模，並未構成威脅。
雖然「信濃號」在文件上被列入軍艦籍，被視為一艘完成建造的軍艦，實際上仍是處於建造中的狀態。舉例來說，艦內通道中多放有大量纜線，造成防水閘門無法關閉，甚至因為軍令部下令趕工，連關閉防水閘門的訓練都沒做。即使勉強關上閘門，在縫隙裡也有空氣會漏過來的情形。加上「大和級」戰艦內部有如迷宮，花上一年也無法熟悉內部，僅僅乘船幾個月的艦員甚至不知自己身在何處。即使如此，緊急處理員仍然按照注排水指揮所的指示，對相反的一側進行了注水工作。注水量至少為3000噸，傾斜情況也有所緩解。然而由於注水開關故障，進一步注水已不可能。信濃號雖迅速前往潮岬方向，進水情況仍未停止，排水泵也發生故障、傾斜日益嚴重。根據「戰鬥詳報」的記載，「信濃號」在5點30分時航速已跌到僅剩11節。按機關科士兵的回憶，清晨5點時，右舷渦輪機停止工作。清晨5至6點，由於復水器無法使用，導致鍋爐缺乏給水用的淡水。上午8點，信濃已完全停在海上。「信濃號」發出訊息：「0800，本艦由於傾斜無法航行。請準備拖船」的訊息。當時雖也曾考慮使用海水開動鍋爐，但由於使用海水之後將需要大規模修補，因而被擱置。艦前部的預備淡水儲罐的水管雖被切斷，但未派上用場。阿部曾命令工廠相關人士打開飛行甲板，但「工廠相關人員集中到飛行甲板」（工廠関係者飛行甲板）的命令卻被誤傳為「全員集中到飛行甲板」（総員飛行甲板），艦內陷入混亂。不過，也由於這個錯誤命令，位於艦底的緊急修理作業員和機關科官兵才得以逃出。
上午7點45分，「信濃號」發出命令「磯風號」和「浜風號」接近的手旗信號。阿部親自在「信濃號」船頭監督作業，但兩艘驅逐艦無法牽起信濃，鐵絲被切斷。驅逐艦後部的高角砲塔曾試圖捲起鐵絲再次牽船，但無法承擔重量再次被切斷，拖航宣告失敗。8點，上甲板已泡水，船員則忙於機庫甲板的排水作業。8點30分，注排水指揮所被淹，稻田文雄大尉等九人被淹死。隨著注排水指揮所滅頂以及拖航作業失敗，「信濃號」這時已確定將會沉沒。9點32分，「信濃號」試圖將昭和天皇的照片移至艦載小艇上，並再移至「浜風號」。但由於天氣不佳，小艇撞上「信濃號」右舷，翻船。10點25分，傾斜達35度，「信濃號」降下了軍艦旗。10點28分，命令全員準備撤離。10點37分，發布全員棄船命令。有軍官幹部證言艦長在此時命令「各自自由行動」。10點57分（也有55分的說法），「信濃號」在潮岬海南東48公里處翻覆 ，自艦尾開始沉沒，地點為北緯33度06分，東經136度46分。

沉沒原因檢討與後續

「信濃號」由於建造工程並未完成，導致防水作業充滿缺失，也沒有一位船員熟悉內部構造。即使是已搭船數月的船員，在該艦中彈後仍陷入混亂，未能緊急處置。另外也有著因船身傾斜，造成左舷注排水閥自海中上浮，無法增加注水的觀點，但也存在反駁此觀點的意見，認為即使出港前未進行傾斜復原測試，也不知道電源經過多大震動就會故障，實際上也是故障導致排水泵無法運行，加上趕工造成的負面影響，螺帽沒有栓緊螺栓，防水艙口也有2公分的縫隙。受命中右舷艦尾的魚雷衝擊所影響，艦首部分的鉚釘開始進水。加上鄰近的氣密檢查沒實施，故「信濃號」竣工一說實際上是有名無實，根本是一艘未完成的船艦，可以說在被魚雷命中時就註定要沉沒。牧野茂設計之初以「大和級」被一枚魚雷命中時無須脫離戰列、兩枚時依舊有著戰鬥力、三枚時也不會沉沒、還可返回基地的方針來計算其進水量，未充分考慮被四枚命中的狀況，牧野後來曾言道：「不忍斷定「信濃號」沉沒的責任全是因為防水工作不足。」
時任海上護衛總司令部參謀大井篤大佐曾稱：「事後的檢討好比沒注意防火、卻在抱怨消防員不好的人，根本原因在於航海計劃本身就有問題」。軍事評論家伊藤正德也指出，軍令部在有敵人出沒的海面卻制定出只派三艘驅逐艦護衛的夜間航海計劃有很大責任。「雪風號」的士官豐田義雄也回憶表示驅逐艦方面也有問題，由於「第十七驅逐艦隊」旗艦「浦風號」沉沒、司令戰死導致指揮系統混亂，各艦未能和「信濃號」緊密合作。12月28日，在東京召開了三川軍一中將主持的「信濃號」沉沒原因調查委員會——「S事件調查委員會」。由於「信濃號」是毀於敵軍的攻擊而非意外事故，故該會表面上是調查並非質詢，但出席該會的「信濃號」倖存者並未克制其情緒，憤怒地罵造船廠「做出不堪一擊的破船」、軍令部「省略氣密測試就命令出港」和上級「只派三艘驅逐艦護衛」。由於被追究責任的當事人太多，會議結果是沒有任何人受到嚴重處分。
當時任海軍大臣的島田繁太郎向天皇報告「信濃號」沉沒的消息時，向來寡言少語的裕仁天皇也一反常態地說道：「此事可惜（惜しいことをした）。」
「信濃號」的艦歷是世界海軍史上最短的，自出港到被擊沉只有17小時。雖然魚雷攻擊本身幾乎沒有造成死傷，但由於無法使用艦內廣播裝置通知全員撤離，加上許多船員被飛行甲板的孔洞吸走或被強浪衝走、在低溫的海面漂流與被猛烈的海浪捲走，使得很多船員失蹤，也有人目擊到許多軍人抱住沉沒的「信濃號」的景象。阿部俊雄艦長在艦首下令全員棄艦之後，便和「信濃號」一起沉入海中。在搶救過程中，「濱風號」船員目擊到許多船員抓住未搭載炸藥和燃料、漂浮於海面上的特攻兵器——「櫻花」的景象。戰後，「濱風號」的水雷長武田曾和一位櫻花的開發者見面，提到了「櫻花」救了不少人，而後者則露出相當複雜的表情。有55名准尉以上、993名士官與士兵和32名工人倖存。據「信濃會」組織的調查，有791人陣亡（其中有28名工人，包括11名軍屬）。「信濃號」的照片被奉安到「濱風號」上。在吳港待命、準備給「信濃號」裝備對空火箭炮的技術人員從「第十七驅逐艦隊」得到「信濃號」沉沒的消息之後，也感到日本帝國海軍已宣告結束。
美軍方面，「射水魚號」的船員知道它們攻擊一艘非常巨型的航艦，但並沒有自信能把它擊沉。從美軍B-29的偵查照片來看，雖然有拍攝到「信濃號」，但卻沒有完全掌握這艘船存在的事實，對「射水魚號」的報告也是半信半疑，科巴茲中校破譯了日本的密碼，從中發現了「信濃號」這艘船的名字，判斷這艘以「信濃川」命名的巡洋艦改裝航空母艦已被擊沉，並勸說艦長恩來特最好就此滿足。後者便交出了「信濃號」的素描畫，得到了擊沉28,000噸航空母艦的認證，當船員們知道他們已擊沉了當時世界上最大的航空母艦時，戰爭已經結束了。美國為獎賞擊沉「信濃號」的功績，授予「射水魚號」總統部隊嘉許獎。至今為止，「信濃號」依舊保持著被潛艦所擊沉的最大船艦之紀錄。
由於生涯異常短暫，信濃幾乎未能留下影像資料，目前已知僅有的2張信濃號照片分別為停泊橫須賀港內時美軍高空偵查拍下的模糊俯視圖與東京灣試航時由播磨造船所技術員所拍攝的右舷艦影(該照片的存在直到戰後30年才獲得確認)；再加上日軍戰敗前夕大量銷毀造艦資料，信濃的具體外型不明朗的地方仍相當多。