Cel rejsu został jednak odkryty przez rozpoznanie lotnicze i kryptologów amerykańskich. 22 lipca około 13.45 (dwie godziny przed osiągnięciem celu), zespół został zaatakowany przez trzy fale samolotów amerykańskich - łącznie 34 bombowce nurkujące SBD i bombowce TBF, dwanaście bombowców ciężkich B-24 i kilkanaście B-17. Pomimo uniknięcia bomb ciężkich bombowców, „Nisshin” został trafiony 6 bombami bombowców SBD i TBF i szybko zatonął o 14.05 na pozycji , między wyspami Bougainville i Choiseul. Niszczyciele uniknęły trafień. Z powodu szybkości zatonięcia, a także tego, że niszczyciele obładowane ludźmi mogły ryzykować prowadzenie akcji ratowniczej jedynie ok. 2 godziny, uratowano jedynie 87 członków załogi, w tym 7 oficerów oraz 91 żołnierzy. 10 września 1942 „Nisshin” został oficjalnie skreślony z listy floty.
Dowódcy 27. 02. 1942 – 05. 12. 1942: kmdr Katsumi Komazawa 05. 12. 1942 – 22. 07. 1943†: kmdr Jotaro Ito
Dane techniczne wyporność: standardowa: 11.317 t normalna: 12.300 t wymiary: długość całkowita: 192,5 m długość na linii wodnej: 188 m szerokość: 19,7 m zanurzenie: 7 m napęd: 2 silniki wysokoprężne 6-cylindrowe o mocy łącznej 47 000 KM, 2 śruby prędkość maksymalna: 28 w.