由良号轻巡洋舰 舰历
10月16日，联合舰队方面决定中止使用水上飞机母舰进行运输，而改为只用轻巡和驱逐舰运输，为岛上陆军的瓜岛总攻击作最后的运输准备。此时由良划入轻巡战队中（共有川内、由良、龙田）。
10月17日02:00开始，各运输队陆续从肖特兰泊地出发，当天22:00左右抵达瓜岛。输送队各舰成功将2159名陆军士兵、山炮6门、速射炮12门以及一批军需物资。
10月18日04:45，输送队在完成登陆返航途中，舒瓦瑟爾島附近遭遇美军潜艇逆戟鲸号。逆戟鲸号共发射3枚鱼雷，其中一枚命中由良左舷前方，然而这只是哑弹，由良只有淡水箱处有点进水，并没有太大损伤，也没造成速度下降。09:30输送队全体返回，中途没有遭遇盟军飞机。
日本海军在埃斯佩兰斯海角海战失利后，又立即派遣第三战队（战列舰金刚、榛名）以及重巡部队（鸟海、衣笠、妙高、摩耶）前往瓜岛炮击机场。日军方面深信本次炮击对亨德森机场造成了严重的破坏，盟军飞机应该难以展开活动；此外又进行了多次运输行动，岛上的日本陆军应该已经得到了充分的增强，陆军方面对总攻击已经有了很大的自信。因此日本陆海军决定在10月22日发动对亨德森机场的总攻击，不过因为陆军部队未能及时就位，因此将总攻击日期推迟到24日。联合舰队司令部为了呼应陆军的总攻击，将第三舰队（南云机动部队）以及前进部队（主要为第二舰队）派往所罗门海。
另一方面，美军南太平洋司令小威廉·哈尔西亦调动航母企业号、大黄蜂号，战列舰南达科他号等投入到战场中，双方都以航母为主力，在该区域进行索敌。
10月20日，联合舰队方面对外南洋部队指挥官、第八舰队司令长官三川军一海军中将，以及外南洋部队增援部队指挥官、三水战司令桥本，下达指示，为了呼应陆军的总攻击、配合陆军对瓜岛机场的占领，将各舰艇分配任务。第一攻击队的任务，是在西面阻击盟军舰艇、以防其逃脱；而第二攻击队则监视东面，追击逃窜的盟军舰艇；突击队则要负责消灭试图从伦加点脱逃的盟军舰艇。
由良在内的四水战（此时战队司令依然是高间，除由良外还辖有旗舰秋月，以及第2驱逐队村雨、夕立、春雨、五月雨四舰）编入第二攻击队。
10月23日15:30，第二攻击队从肖特兰泊地出发，驶向瓜岛，但因为陆军推迟了总攻击的时间，16:30第二攻击队又掉头，17:45返回肖特兰。
10月24日，外南洋部队各队从肖特兰泊地起航，再次驶向瓜岛。第二攻击队以前一天的相同阵容再次出战。突击队的3艘驱逐舰（晓、雷、白露）也领受了进攻瓜岛伦加泊地的命令，也起程向瓜岛进发。当天21:00后，瓜岛上的陆军第二师团丸山政男中将向海军发去快报，称总攻击取得了成功，已经占领瓜岛机场。第二攻击队也收到了这一讯息。各队立即根据预先制定的计划开始行动，“打扫残敌”。
10月25日03:40，由良放出九四水侦，主要是侦察敌军防御阵地以及机场情况，06:30侦察机回报“未发现美军飞机”，在海峡内也“未见敌影”。然而此时第八舰队、以及第11航空舰队收到了信息，称此前日军已占领机场的快讯是误报，目前陆军主力仍然在机场外交战。这份情报立即传达至已经进入了亨德森机场美军空袭范围内的各日军舰队。由良在内的第二攻击队随即选择后撤，而突击队的3艘驱逐舰则因为之前突入瓜岛伦加泊地、以及支援地面战斗（炮击伦加点附近的美军炮兵阵地）的命令而继续前进。而从瓜岛附近发来的侦察报告显示伦加点处存在有一艘轻巡、数艘驱逐舰在内的盟军舰队，于是第二攻击队接获命令要再次掉头，前去支援突击队的行动，而且外南洋部队也命令其支援地面进攻。
09:00，联合舰队司令长官山本命令第三舰队第二航空战队（时任战队司令角田覺治，下辖航母隼鹰）出动舰载机攻击瓜岛机场及周边美军阵地，而相对的，第二攻击队以及突击队上空完全没有日军的战斗机进行掩护，对于美军的空袭将会只能单方面挨打。此时第二攻击队收到了先行的突击队的消息称“击沉轻巡1艘、驱逐舰1艘”（实际上只是击伤了美军驱逐舰赞恩号，另击沉舰队拖船塞米诺尔号）以及沿岸巡逻艇YP-284），自身只有晓、雷受了轻伤的好消息。其后突击队通报“敌轻巡两艘向东败逃”，第二攻击队于是为了追击这两艘并不存在的敌军，而选择通过佛罗里达群岛以及馬萊塔島之间的必需号海峡。第二攻击队搜寻之后没发现这支盟军“舰队”，于是决定赶往瓜岛，预定在13:00进行炮击。
10:50第二攻击队半路上遇到了从亨德森机场飞来的5架SBD俯冲轰炸机的袭击。10:55，由良、秋月两舰先后中弹，由良方面，舰桥射击指挥室及后部机械室各一枚炸弹命中，后部机械室灌满了海水，威胁着传动轴的安全。舰上包括炮术长在内多人战死，而官兵们在受袭击后抛弃鱼雷，才避免了鱼雷殉爆。秋月则是受到两发近失弹伤害，一台舵机故障，后部两个重油油库进水，速度下降到23节。同一时间五月雨的乘员目击到由良舰桥上部受损，左舷后方破了一个大洞，舰舯发生火灾。此后第二攻击队不断受到盟军空袭：12:15来了SBD及战斗机共10架，13:30是SBD4架，15:00又来了SBD6架、15:10则是6架B-17，而由良在第一次空袭中所受的两发直接命中已经导致速度下降到23节，只能用人力操舵。12:10舰上官兵为了灭火，把轮机舱密封起来，并向后部弹药库注水，13:38最大速度下降到15节，传动轴随时都会全部失效。
第二攻击队护卫着已经严重进水、速度下降的由良，以及只能单轴运转的秋月，顶着美军的轰炸向北撤退。一路上由良的进水程度逐渐加重，速度一直在降低，沉没的可能性越来越大。海水灌满了左舷轴运用科仓库之后，又顺着电线管道涌入左舷内轴室、轴室以及左舷外轴室，导致舰艇倾斜，进水状况持续恶化。14:20战队司令高间以及舰长佐藤尝试在法拉岛附近抢滩搁浅，试图挽救由良，但是防水的措施已经用尽，也没有排水的希望，连还能不能支撑到预定的法拉岛都已经成了问题。期间高间多次请求战斗机支援，根据五月雨舰上的士官的回忆，在空袭的间隙中曾经来了20架零式战斗机，但并没有起到什么掩护作用。
盟军飞机对没有空中掩护的第二攻击队展开了一轮接一轮的反复攻击。15:10，第二攻击队承受了从瓜岛飞来的6架SBD以及从埃斯皮里图桑托岛的6架B-17的攻击。由良、秋月各挨了一枚炸弹直击，而五月雨受到一发近失弹的影响，鱼雷管前部受弹片击中起火。由良一度成功扑灭火灾，但这次命中使得大火重燃，火势从舰桥下部及中部开始向全舰蔓延，这艘军舰此时已经无法航行，也失去了等待救援的希望。根据时任机关科上村大尉的回忆，此时由良的舰舯已经弯折。15:20高间下令第2驱逐队各舰（村雨、五月雨、夕立、春雨）救助由良的乘员。16:14，高级军官们发布了全体弃舰的命令。因为此时存在殉爆的危险，只有夕立在左舷后方接舷进行救助，其他各舰则是放下舰上装载的小艇来协助救援。全部乘员撤离后，春雨奉命对由良发射鱼雷，其后夕立也对其发射了鱼雷。两舰发射的鱼雷命中了由良，从舰艏开始下沉，到18:30就只剩下舰艉还露在水面上。最后由夕立进行了炮击，19:00由良最终沉没，沉没位置为08°15′S 159°57′E﻿ / ﻿8.250°S 159.950°E﻿ / -8.250; 159.950。
根据最终的战队日志记录，舰上战死者军官9人，士官及水兵45人；负伤者军官6人，士官及水兵84人（其中3人重伤）。在第一波攻击中4架俯冲轰炸机造成两发命中、数发近失，变压机械室及后部进水，射击指挥所通信装置、操舵装置失灵，消防管无法使用，下甲板第七区下方及左舷前轮机开始浸水。下午进行排水、遮防，依靠应急操舵，航速勉强恢复到16节，但航行中因为后轮机室加油泵损坏导致第二根轴烧坏，航速下降至14节。14:00有关人员判断由良最多只能再航行不超过两小时，于是试图前往法拉岛搁浅。接着在第三波空袭中美军轰炸机实行交叉夹击，对由良取得3发命中，医疗室及第3、4号炮塔起火，第2、3号锅炉舱损坏，正在试图灭火的时候消防泵失灵，第2、3号炮塔先后发生殉爆，火势愈加猛烈终至失控。
由良沉没后，日军舰队上空飞来了一架水上飞机。该机是由良的舰载机，该机本来在雷加达泊地待机，13:30高间请求空中支援时应召前来，在由良的沉没地点盘旋了一阵后，离开了战斗空域。各舰救助上来的由良乘员全部转给秋月收容，而秋月此时也已经中弹受损，最高航速只有22节，战队旗舰只好转移到村雨上。时任第八舰队参谋长大西新藏要求对正从战场脱离的第二攻击队提供空中掩护，时任第11航空舰队司令长官草鹿任一直接回答“不可能”，拒绝了这一要求（当时日军飞机正在瓜岛上空交战中）。26日，外南洋部队水面部队返回肖特兰；27日，由良残存的水上飞机奉命补充给重巡衣笠。
1942年11月20日，有关方面将由良从海军中除籍，并从军舰名录中除去。