ペンシルベニア (戦艦)
その夜、スリガオ海峡南部に配備された魚雷艇が、西村祥治中将率いる艦隊の接近を察知し、通報する傍ら第一撃をかけた。これに続いて駆逐艦部隊が突撃、雷撃により戦艦扶桑と駆逐艦3隻(朝雲、山雲、満潮)を撃沈するか戦闘不能にした。オルデンドルフ少将は丁字戦法を実践すべく、直卒の巡洋艦部隊を西村艦隊の両側にはりつかせ、ペンシルベニア以下の戦艦部隊は西村艦隊の頭を押さえるべく行動した。10月25日3時53分、戦艦ウェストバージニア (USS West Virginia, BB-48) の第一弾を始めとして戦艦と巡洋艦の一斉砲撃が始まった。この時点での西村艦隊健在艦は、西村中将の旗艦山城と重巡洋艦最上、駆逐艦時雨だけになっており、集中砲撃により山城は沈没、西村中将は戦死した。最上と時雨は辛くもスリガオ海峡から脱出したが、取り残された駆逐艦朝雲が袋叩きにされて沈没した。最上は後続の志摩清英中将率いる第二遊撃部隊の重巡洋艦那智と衝突した上、さらに護衛空母部隊から空襲を受けて航行不能になり、自沈した。
ところが、ペンシルベニアは戦艦同士の最後の砲戦 であるこの海戦では全く活躍しなかった。搭載していたレーダーが旧式だった上、海戦時に他の艦に射界が邪魔され、一回も発砲することができなかったのである。
10月26日、ペンシルベニアは駆逐艦とともに、10機の日本機を迎え撃ち、そのうちの4機を撃墜した。10月28日夜にも、夜間雷撃を試みた日本機を撃墜した。ペンシルベニアは11月25日までレイテ湾に留まり、その後マヌス島とパラオのコッソル水道で弾薬を補給した。