Musashi otettiin palvelukseen Nagasakissa 5. elokuuta 1942, ja määrättiin 1. taistelulaivadivisioonaan yhdessä Yamaton, Nagaton ja mutsun kanssa. Alus suoritti viisi päivää myöhemmin kone-ja lentokoneenkäsittelykokeita Hashirajiman lähellä. Aluksen toissijainen aseistus oli kaksitoista 127 millimetrin tykkiä, 12 kolmoismallista 25 millimetrin tykkiä ja neljä 13,2 millimetrin (0.52 in) ilmatorjunta-konekiväärit asennettiin 3.-28. Syyskuuta 1942 Kuressa sekä tyypin 21 tutka. Alus toimi loppuvuoden ajan. Arima ylennettiin kontra-amiraaliksi 1.
Musashi liitettiin amiraali Isoroku Yamamoton komentamaan yhdistettyyn laivastoon 15.tammikuuta 1943 ja se purjehti Trukiin kolme päivää myöhemmin saapuen 22. Alus korvasi 11.helmikuuta sisaraluksensa Yamaton laivaston lippulaivana. Yamamoto lähti Musashista 3.huhtikuuta ja lensi Rabauliin uuteen-Britanniaan johtamaan henkilökohtaisesti ”operaatio I-Go: ta”, Japanin ilmahyökkäystä Salomonsaarille. Hänen käskynsä siepattiin ja tulkittiin taikuudella, ja amerikkalaiset Lockheed P-38 Lightning-hävittäjät ampuivat alas hänen koneensa ja tappoivat hänet operaatio Vengeancessa, kun hän oli matkalla uudesta-Britanniasta Ballaleen, Bougainvilleen. Huhtikuuta hänen tuhkatut jäännöksensä lennätettiin takaisin Trukiin ja sijoitettiin hyttiinsä Musashi-aluksella.
17.kaksi raskasta risteilijää ja yhdeksän hävittäjää siirtyivät pohjoiselle Tyynellemerelle. Kun yhdysvaltalaisjoukkoihin ei saatu yhteyttä, alukset purjehtivat Kureen 23.toukokuuta, jossa Yamamoton tuhkat vietiin alukselta valmisteltaessa virallisia valtiollisia hautajaisia. Heti tämän jälkeen Musashin iskuryhmää vahvistettiin merkittävästi vastahyökkäykseen Yhdysvaltain laivaston joukkoja vastaan Attun edustalla, mutta saari vallattiin ennen kuin joukot ehtivät puuttua asiaan. Kesäkuuta Ariman päällikkönään Keizō Komura. Kesäkuuta ollessaan huollettavana Yokosukan Laivastoarsenaalissa, missä Musashi vieraili keisari Hirohiton ja korkea-arvoisten laivastoupseerien luona. Alus varustettiin 1.-8. heinäkuuta Kuressa tyypin 22 tutkaparilla. Alus lähti Trukiin 30.heinäkuuta ja saapui sinne kuusi päivää myöhemmin, missä se palasi palvelukseen amiraali Mineichi Kogan lippulaivana.
lokakuun puolivälissä Musashi johti suuren laivaston-kolme lentotukialusta, kuusi taistelulaivaa ja 11 risteilijää—pysäyttämään amerikkalaisjoukot, mutta ei onnistunut saamaan yhteyttä ja palasi Trukiin 26. Alus vietti loppuvuoden 1943 Truk Lagoonissa. Komura ylennettiin kontra-amiraaliksi 1.marraskuuta ja siirrettiin 7. joulukuuta 3. laivastoon esikuntapäälliköksi kapteeni Bunji Asakuran ottaessa komentoonsa Musashin.
alus pysyi trukin laguunissa 10. helmikuuta 1944 saakka, jolloin se palasi Yokosuka. 24. helmikuuta Musashi purjehti Palauhun mukanaan Keisarillisen Japanin armeijan pataljoona ja toinen laivaston maihinnousujoukkojen erikoisjoukko varusteineen. Menetettyään suurimman osan kansilastistaan taifuunin aikana alus saapui Palaulle 29. helmikuuta ja viipyi siellä seuraavan kuukauden. Maaliskuun 29.päivänä Musashi lähti palaulta pimeän turvin välttääkseen odotetun ilmahyökkäyksen ja kohtasi sukellusvene USS Tunnyn, joka ampui kuusi torpedoa taistelulaivaa kohti; viisi ei osunut, mutta kuudes räjäytti läpimitaltaan 5,8 metrin reiän lähelle keulaa, jolloin alus tulvi 3 000 tonnia vettä. Torpedoisku tappoi seitsemän miehistön jäsentä ja haavoitti vielä yhtätoista. Tilapäiskorjausten jälkeen Musashi purjehti Japaniin myöhemmin samana iltana ja saapui Kuren Laivastoarsenaaliin 3. Alus korjattiin 10. -22. Huhtikuuta, jolloin sen ilmatorjunta-aseistusta kasvatettiin huomattavasti, kun puomilla varustetut 6,1 tuuman (155 mm) kolmoistornit poistettiin. Aluksen vapauduttua 22. huhtikuuta sen varapatteriin kuului kuusi 15,5 cm: n tykkiä, kaksikymmentäneljä 12,7 cm: n tykkiä, satakolmekymmentä 25 mm: n tykkiä ja neljä 13,2 mm: n konekivääriä. Alus sai myös uudet tutkat (jotka olivat vielä alkeellisia amerikkalaisiin laitteisiin verrattuna), ja sen fantailiin asennettiin syvyyspommikiskot.
toukokuussa 1944 asakura ylennettiin kontra-amiraaliksi ja Musashi lähti Kuresta Okinawalle 10. Alus liitettiin sisaraluksensa kanssa vara-amiraali Jisaburō Ozawan komentamaan liikkuvaan laivastoon 1. Taistelulaivat lähtivät 10. kesäkuuta Tawi-Tawista Batjaniin vara-amiraali Matome Ugakin komennossa valmistellakseen operaatio Kon suunniteltua vastahyökkäystä Yhdysvaltain maihinnousua Biakia vastaan. Kaksi päivää myöhemmin, kun Ugaki sai tiedon amerikkalaisten hyökkäyksistä Saipaniin, hänen joukkonsa ohjattiin Mariaanien saarille. Kohtaamisen jälkeen 16. kesäkuuta taistelulaivat liitettiin vara-amiraali Takeo kuritan 2.laivueeseen. Filippiinienmeren taistelun aikana Musashiin ei hyökätty. Japanin kärsittyä tuhoisan tappion taistelussa (tunnetaan myös nimellä” Great Marianas Turkey Shoot”) toinen laivasto palasi Japaniin. 8. heinäkuuta Musashi lähti siskonsa kanssa 3 522 miehen ja kaluston kanssa 49.jalkaväkidivisioonan 106. jalkaväkirykmenttiin ja purjehti linggan saarelle, jonne he saapuivat 17.
Leytenlahden taistelu
kapteeni Toshihira Inoguchi vapautti Asakuran komentamaan Musashia on elokuuta 1944 ja ylennettiin kontra-amiraaliksi 15. Kolme päivää myöhemmin alus purjehti Bruneinlahdelle Borneolle liittyäkseen Japanin päälaivastoon valmistauduttaessa ”operaatio Sho-1: een”, joka oli suunniteltu vastahyökkäystä amerikkalaisten maihinnousuja vastaan Leytessä. Japanilaisten suunnitelman mukaan Ozawan lentotukialusjoukkojen oli houkuteltava Yhdysvaltain lentotukialuslaivastot Leyten pohjoispuolelle, jotta kuritan 1. Harhautusjoukko (tunnetaan myös nimellä Keskusjoukot) pääsisi leytenlahdelle ja tuhoaisi saarelle rantautuneet amerikkalaisjoukot. Musashi lähti yhdessä muun kuritan osaston kanssa Bruneista Filippiineille 22.
seuraavana päivänä sukellusvene USS Dace torpedoi ja upotti raskaan risteilijä Mayan lähellä Palawania. Hävittäjä Akishimo pelasti 769 eloonjäänyttä ja siirsi heidät myöhemmin päivällä Musashiin.
lossi Sibuyaninmerellä
24.lokakuuta ylittäessään Sibuyaninmerta kuritan alukset havaitsi laivaston lentotukialus USS Intrepidin tiedustelukone. Hieman yli kaksi tuntia myöhemmin taistelulaiva joutui kahdeksan Curtiss SB2C Helldiver-syöksypommittajan hyökkäyksen kohteeksi Intrepidistä kello 10.27. Yksi 230-kiloinen pommi osui Tykkitorni nro 1: n kattoon, eikä se onnistunut läpäisemään sitä. Kaksi minuuttia myöhemmin Musashiin osui tyyrpuurin puolella torpedo Grumman TBF Avengerilta, joka oli myös Intrepidistä. Alus otti 3 000 pitkää tonnia (3 000 tonnia) vettä ja 5.5 asteen lista tyyrpuuriin, jota myöhemmin pienennettiin 1 asteeseen vastapilkulla vastakkaisella puolella. Tämän hyökkäyksen aikana kaksi Kostajaa ammuttiin alas.
puolitoista tuntia myöhemmin Intrepidin kahdeksan muuta Helldiversia hyökkäsivät jälleen Musashin kimppuun. Yksi pommi osui yläkannelle eikä räjähtänyt; toinen osui kannen paapuuriin ja läpäisi kaksi kantta ennen räjähtämistään yhden konehuoneen yläpuolella. Sirpaleet rikkoivat konehuoneen höyryputken ja pakottivat hylkäämään sen sekä viereisen pannuhuoneen. Aluksen potkuriakseli menetti tehonsa ja aluksen nopeus laski 22 solmuun (41 km / h; 25 mph). Ilmatorjunta ampui alas kaksi Helldiveriä tämän hyökkäyksen aikana. Kolme minuuttia myöhemmin aluksen molemmilta puolilta hyökkäsi yhdeksän Kostajaa, jotka saivat kolme torpedoiskua paapuurin puolelle. Yksi osui samaan tykkitorniin nro 1, toinen tulvi hydrauliseen konehuoneeseen pakottaen tärkeimmät tykkitornit siirtymään ylimääräisiin hydraulipumppuihin ja kolmas tulvi toiseen konehuoneeseen. Vastapurjehdus vähensi listaa yhden asteen verran satamaan, mutta tulva-aste pienensi aluksen keulavaralaidetta 1,8 metriä. Hyökkäyksen aikana Musashi ampui pääaseistuksestaan sanshikidanin ilmatorjunta-ammuksia; yksi kranaatti räjähti Tykkitorni nro 1: n keskimmäisessä aseessa mahdollisesti piipussa olleen pommin sirpaleen vuoksi ja tuhosi tykkitornin nostokoneiston.
13.:31. alus joutui 29 koneen hyökkäyksen kohteeksi Essexin ja Lexingtonin lentotukialuksilta. Kaksi Grumman F6F Hellcat-hävittäjää tunkeutui aluksen kannelle ja Helldivers teki vielä neljä pommiosumaa aluksen keulatornien lähelle. Musashiin osui vielä neljä torpedoa, joista kolme oli Tykkitorni nro 1: n keulassa aiheuttaen laajoja tulvia. Alus kallistui nyt astetta tyyrpuuriin, ja se oli saanut niin paljon vettä, että sen keula oli nyt 4,0 metrin syvyydessä ja nopeus oli alennettu 20 solmuun (37 km/h; 23 mph). Kaksi tuntia myöhemmin yhdeksän Enterprisen Helldiversia hyökkäsi 1000 paunan (450 kg) panssaripommeilla saaden neljä osumaa. Alukseen osui vielä kolme torpedoa, jotka avasivat aluksen tyyrpuurin keulan ja laskivat sen nopeuden 13 solmuun (24 km/h; 15 mph). Kello 15.25 Musashia vastaan hyökkäsi 37 lentokonetta Intrepidistä, lentotukialus Franklinista ja kevyt lentotukialus Cabotista. Alukseen osui 13 pommia ja 11 torpedoa lisää tämän hyökkäyksen aikana menetettyään kolme Avengeria ja kolme Helldiveriä. Aluksen nopeus alennettiin 6 solmuun (11 km/h; 6.9 mph), sen pääohjausmoottori oli hetkellisesti sammunut ja peräsin jumittui hetkeksi 15 astetta paapuuriin. Vastaisku alensi hänen listansa kuuteen asteeseen paapuuriin aiemmasta kymmenen asteen maksimistaan. Musashiin oli osunut arviolta yhteensä 19 torpedoa ja 17 pommia.
Kurita jätti Musashin puolustautuakseen kello 15.30 ja kohtasi hänet uudelleen Kello 16.21 käännettyään kurssin. Alus oli matkalla kohti pohjoista, josta se oli kallistunut 10 astetta paapuuriin ja laskeutunut keulaan 7,9 metrin syvyyteen. Hän tarkasti raskaan risteilijän ja kaksi hävittäjää saattamaan sitä samalla kun aluksen listaa yritettiin kuumeisesti korjata muun muassa tulvimalla toiseen konehuoneeseen ja joihinkin kattilahuoneisiin. Moottorit pysähtyivät ennen rantautumista. Kello 19.15 aluksen lista nousi 12 asteeseen ja sen miehistö määrättiin valmistautumaan hylkäämään alus, minkä he tekivätkin viisitoista minuuttia myöhemmin listan noustua 30 asteeseen. Musashi kaatui kello 19.36 ja upposi 4 430 jalkaan 13°07 ’n 122°32’ E / 13.117°N 122.533°Ekoordinaatit: 13°07 ’n 122°32’ E / 13.117°N 122.533°E. Inoguchi valitsi uppoamisen aluksensa kanssa; 1 376 aluksen 2 399-henkisestä miehistöstä pelastettiin. Noin puolet aluksen eloonjääneistä evakuoitiin Japaniin ja loput osallistuivat Filippiinien puolustukseen. Hävittäjä Shimakaze pelasti 635 Mayan eloonjäänyttä Musashilta.