Kapal tempur Jepang Yamato
Dinas tempur > Ikut bertempur: 1944

Pada 16 Januari 1944, Yamato kembali tiba di Kure untuk perbaikan, dan masuk dok kering hingga 3 Februari 1944. Ketika masuk dok kering, Kapten Nobuei Morishita (mantan kapten kapal tempur Haruna mengambil alih komando Yamato. Pada 25 Februari, Yamato dan Musashi dipindahkan dari Divisi Kapal Tempur I ke Armada Kedua. Yamato kembali masuk dok kering untuk peningkatan kemampuan radar dan sistem antipesawat sepanjang bulan Maret 1944. Senjata antipesawat yang dipasang terdiri dari 162 senapan mesin kaliber 1 inci (25 mm) dan 24 senjata kaliber sedang 5 inci (13 cm). Sistem radar juga ditingkatkan dengan sistem identifikasi inframerah, pencari lokasi pesawat terbang, dan sistem radar pengendali senjata. Setelah selesai dengan misi singkat sebagai kapal pengangkut ke Pasifik Selatan pada bulan April 1944, Yamato berangkat menuju Lingga, Malaysia ditemani Armada Mobil pimpinan Jisaburo Ozawa. Pada awal Juni 1944, Yamato dan Musashi mengangkut pasukan ke Biak dengan misi tambahan memperkuat pertahanan angkatan laut dan garnisun di Pulau Biak. Ketika markas besar Ozawa mendengar serangan kapal induk Amerika Serikat ke Kepulauan Mariana, misi dibatalkan.
Dari 19 Juni hingga 23 June 1944, Yamato mengawal Armada Mobil Ozawa selama Pertempuran Laut Filipina yang dijuluki pilot-pilot Amerika Serikat sebagai "Pesta Menembak Ayam Kalkun Mariana Raya". Kerugian pihak Jepang melebihi 400 pesawat tempur, tiga kapal induk tenggelam akibat serangan kapal selam dan serangan udara. Salah menembak ke pesawat Jepang yang sedang pulang merupakan satu-satunya aksi Yamato dalam pertempuran itu. Setelah pertempuran selesai, Yamato dan Armada Mobil ditarik mundur ke Brunei untuk pengisian bahan bakar dan dipersenjatai kembali.
Dari 22 Oktober hingga 25 Oktober 1944, Yamato bergabung dengan armada Kekuatan Tengah di bawah komando Takeo Kurita dalam Pertempuran Teluk Leyte yang merupakan pertempuran laut terbesar dalam sejarah. Ketika sedang berlayar, armada Kurita diserang kapal selam USS Darter dan USS Dace di Selat Palawan. Atago yang dijadikan kapal bendera oleh Kurita dan Maya ditenggelamkan dengan tembakan torpedo, sementara Takao rusak. Keadaan ini memaksa Kurita untuk memakai Yamato sebagai kapal bendera. Sepanjang Pertempuran Laut Sibuyan, Yamato dijatuhi tiga bom penembus perisai dari pesawat pengebom yang berpangkalan di atas kapal induk USS Essex, sementara Musashi tenggelam setelah dihantam 17 torpedo dan 19 bom. Pada malam 24 Oktober, Kekuatan Tengah Kurita melayari Selat San Bernardino, dan menyerang sekelompok kecil kapal induk pengawal dan kapal-kapal penjelajah segera setelah pagi tiba. Pada tahap-tahap awal Pertempuran Lepas Pantai Samar, Yamato untuk pertama kali sekaligus terakhir kalinya menghadapi kapal-kapal perang musuh. Tembakan Yamato berhasil mengenai sebuah kapal induk pengawal, sebuah kapal perusak, dan sebuah kapal perusak pengawal. Setelah memastikan tembakan meriam utama tepat mengenai sasarannya di USS Gambier Bay, sekelompok torpedo Amerika Serikat dideteksi sedang menuju ke arah Yamato hingga terpaksa mundur dari pertempuran, dan tidak lagi dapat ikut serta bertempur.
 Gugus tugas Kurita dibubarkan kemudian setelah tiga kapal penjelajah berat tenggelam, sementara pihak Jepang hanya berhasil menenggelamkan satu kapal induk pengawal dan tiga kapal perusak.
Setelah pertempuran di lepas pantai Samar, Yamato dan sisa-sisa Angkatan A kembali ke Brunei. Pada 15 November 1944, Divisi Kapal Tempur I dibubarkan, dan Yamato dijadikan kapal bendera Armada Kedua. Pada 21 November, ketika sedang melewati Laut Cina Timur dalam perjalanan menuju Pangkalan Angkatan Laut Kure, Yamato dan kapal-kapal dalam gugus tempurnya diserang kapal selam USS Sealion. Kapal tempur Kongo dan sejumlah kapal perusak tenggelam. Setibanya di Kure, Yamato segera masuk dok kering untuk perbaikan dan peningkatan kemampuan sistem senjata antipesawat. Senjata anti pesawat yang lama diganti sistem baru. Pada 25 November 1944, Kapten Aruga Kosaku ditunjuk sebagai komandan Yamato yang baru.