Массивная кормовая тренога была заменена невысокой надстройкой с приборами управления огнем, на которой разместили и кормовой пост управления огнем ГК, и короткой однодревной мачтой. Как и на “Nevada”, была демонтирована катапульта на третьей башне ГК, а массивные шлюпочные краны заменены более легкими грузовыми стрелами. Кормовую катапульту сохранили.
На надстройках и башнях ГК было закреплено множество спасательных плотов и плавучих сетей, а шлюпочное вооружение сокращено до двух 26-футовых (7,93 м) рабочих моторных шлюпок. Усиление зенитной артиллерии привело к заметному увеличнию численности экипажа, в результате было оборудовано множество спальных мест и рундуков для новых членов экипажа непосредственно на их боевых постах.
В таком виде модернизированный “Pennsylvania” принимал участие в боях с 1943 г. Сверхинтенсивное использование линкора привело к тому, что в течение следующих 2 лет корабль просто не получил возможности посетить верфь и пройти очередную модернизацию. Тем не менее значительный износ корабля в начале 1945 г. все же вынудил командование направить линкор на верфь “Хантерз-Пойнт”, где с марта по июнь 1945 г. провели ремонт силовой установки и корпусных конструкций, а также некоторые модернизационные работы. Так, неудачные действия “Pennsylvania” в ночном бою в проливе Суригао побудили командование произвести замену одного из старых ПУСов ГК Мк-20 (кормового) на новый Мк-34, соединенный с радаром управления огнем Мк-8. Это оборудование было стандартным для новых крейсеров, и несколько “лишних” комплектов оказалось в распоряжении флота после того, как 9 из планировавшейся громадной серии легких крейсеров типа “Cleveland” были достроены как легкие авианосцы.
На верхней площадке фок-мачты установили новейший высокоэффективный радар воздушного обнаружения SC-2, на грот-мачте также новейший радар SP. Кроме того, линкор оснастили 3 комплектами (с соответствующим числом антенн) новой аппаратуры TDY для постановки помех радарам противника. 26- футовый дальномер на месте бывшей боевой рубки заменили на дополнительный спаренный 40-мм “Бофорс”.
В то же время значительная перегрузка корабля и некоторое разочарование в эффективности “Эрликонов" против самолетов-камикадзе привели к уменьшению их числа до 31.
Новый капитальный ремонт и модернизация линкора после повреждения корабля в августе 1945 г. японским торпедоносцем были отменены в связи с окончанием войны, ограничились лишь минимально необходимым ремонтом для восстановления водонепроницаемости и хода. По окончании боевых действий для облегчения корабля демонтировали 4 “средних” (ближних к бортам) двухорудийных 127-мм башен и большую часть зенитных автоматов. В таком состоянии линкор находился до исключения его из состава действующего флота в 1946 году.