В «Такао», в район барбета башни главного калибра № 2, попала 225-кг бомба. После очередной постановки в сухой док Йокосуки и возвращения на Трук, крейсера 4-й дивизии приняли участие в битве при Марианнах 19–20 июня 1944 г. — участие получилось сугубо номинальным, так как крейсера не сделали ни единого выстрела по противнику.
22 октября 1944 г. четыре крейсера типа «Такао» прошли через пролив Палаван — начиналось великое морское сражение в заливе Лейте. 23 октября в «Такао» попали две торпеды, выпущенные американской субмариной «Дартер». Через пробоины, проделанные в борту взрывом торпед, в котельные отделения крейсера начала поступать в больших количествах вода. Взрывы также повредили рулевое управление и гребные винты правого борта. На корабле начался пожар, крейсер получил крен в 10 градусов. Выроопять крейсер удалось затоплением отсеков противоположного борта, но теперь «Такао» сидел в воде слишком низко. Пожар удалось загасить, после чего медленно медленно «Такао» в сопровождении двух эсминцев пошел в Бруней. Субмарина «Дартер» также всадила четыре торпеды в систер-шип «Такао» крейсер «Атаго», через некоторое время крейсер затонул. Адмиралу Курите удалось спастись, он перенес свой флаг на линкор «Ямато». Примерно в это же время другая субмарина флота Соединенных Штатов атаковала крейсер «Майя», выпустив по нему четыре торпеды из носовых торпедных аппаратов. Торпеды попали в левый борт крейсера. 25 октября, когда японские Центральные силы перехватили соединение американских эскортных авианосцев контр-адмирала Клифтона Спрага, крейсер «Чокай» получил тяжелые повреждения от бомбы, сброшенной самолетом ТВМ-1, который взлетел с палубы легкого авианосца «Киткин Бэй». Повреждения оказались настолько серьезными, что крейсер пришлось добить японским эсминцам торпедами из-за невозможности буксировки. Бои в заливе Лейте в полной мере продемонстрировали крайнюю уязвимость крейсеров типа «Такао» от попаданий бомб и снарядов. Крейсера «Атаго», «Майя» и «Чокай» исключались из списков императорского японского флота в один день — 20 декабря 1944 г.