W lipcu 1944 roku okręty wszedł w skład zespołu wiceadmirała Kurity wykonując plan SHO (I bitwa na Morzu Filipińskim). 23 października 1944 roku „Takao” został trafiony dwiema torpedami wystrzelonymi przez okręt podwodny USS „Darter”. Krążownik ciężko uszkodzony wrócił w eskorcie niszczycieli do bazy w Brunei. W czasie akcji amerykańskie okręty podwodne USS „Darter” i USS „Dace” znajdujące się na patrolu zatopiły dwójkę bliźniaków: „Atago” i „Maya”. Czwarty – „Chokai” – zatopiły samoloty z lotniskowca USS „Kitkun Bay”. USS „Darter” próbując dobić „Takao” wpadł na rafę koralową i został zniszczony przez japoński samolot.
thumb|left|Krążownik „Takao” w rejonie Wysp Salomona w 1942 r. W bitwie tej, zwanej II bitwą na Morzu Filipińskim, lub bitwą morską o Leyte, Japończycy ponieśli druzgocącą klęskę – stracili łącznie 3 pancerniki, 4 lotniskowce, 6 krążowników ciężkich i 7 lekkich oraz 13 niszczycieli.
„Takao” wpłynął do Singapuru 8 listopada 1944 roku. Wobec niemożności przeprowadzenia napraw na miejscu i zbytniego ryzyka podróży do Japonii okręt pozostał w bazie do końca wojny, jako nieruchoma bateria przeciwlotnicza.