Służba Początkowo po wejściu do służby jego załoga szkoliła się na wodach Japonii w składzie 11. Flotylli Niszczycieli. W czerwcu 1944 został przydzielony do 10. Flotylli Niszczycieli 3. Floty (wraz z bliźniaczymi „Akizuki”, „Hatsuzuki”, „Wakatsuki”) i wziął udział w powietrzno-morskiej bitwie na Morzu Filipińskim 19-20 czerwca 1944, osłaniając lotniskowce w składzie zespołu adm. Ozawy. W lipcu przydzielony do 41. Dywizjonu niszczycieli 10. Flotylli. W dniach 4-15 sierpnia 1944 eskortował konwój HI-70 z Singapuru do Moji (Kitakyūshū).
„Shimotsuki” brał następnie udział w starciu 25 października 1944 koło przylądka Engano, będącego częścią bitwy o Leyte, w składzie zespołu lotniskowców adm. Ozawy. W dniach 8-16 listopada eskortował pancerniki „Ise„ i „Hyūga„ na pierwszej części drogi, podczas operacji transportowej z Kure do Manili.
24 listopada 1944 w Singapurze został okrętem flagowym 31. Flotylli Eskortowej kontradmirała Heitaro Edo. Został następnie storpedowany 25 listopada 1944 na zachód od Borneo, 220 mil morskich na wschód od Singapuru, dwoma torpedami przez amerykański okręt podwodny USS "Cavalla", po czym zatonął z większością załogi, dowódcą i sztabem flotylli, w tym dowódcą 41.