Musashi a été mis en service à Nagasaki le 5 août 1942, et affecté à la 1ère Division de cuirassés avec Yamato, Nagato et Mutsu. À partir de cinq jours plus tard, le navire a effectué des essais de manipulation de machines et d’aéronefs près de Hashirajima. Son armement secondaire de douze canons de 127 mm, 12 supports de canon triples de 25 mm et quatre canons de 13,2 mm (0.des mitrailleuses antiaériennes de 52 pouces ont été installées du 3 au 28 septembre 1942 à Kure, ainsi qu’un radar de type 21. Le navire fonctionnait pour le reste de l’année. Arima est promu contre-amiral le 1er novembre.
Musashi est affecté à la Flotte combinée, commandée par l’amiral Isoroku Yamamoto, le 15 janvier 1943 et navigue pour Truk trois jours plus tard, arrivant le 22 janvier. Le 11 février, il remplace son sister-ship Yamato comme navire amiral de la flotte. Le 3 avril, Yamamoto quitte Musashi et se rend à Rabaul, en Nouvelle-Bretagne, pour diriger personnellement l' » Opération I-Go « , une offensive aérienne japonaise dans les îles Salomon. Ses ordres ont été interceptés et déchiffrés par magie, et des chasseurs américains Lockheed P-38 Lightning ont abattu son avion et l’ont tué lors de l’opération Vengeance alors qu’il était en route de la Nouvelle-Bretagne vers Ballale, Bougainville. Le 23 avril, ses restes incinérés ont été ramenés à Truk et placés dans sa cabine à bord de Musashi.
Le 17 mai, en réponse aux attaques américaines sur l’île d’Attu, Musashi — avec le transporteur Hiyō, deux croiseurs lourds et neuf destroyers — sortis dans le Pacifique nord. Lorsqu’aucun contact n’a été établi avec les forces américaines, les navires se sont rendus à Kure le 23 mai, où les cendres de Yamamoto ont été extraites du navire en préparation des funérailles officielles de l’État. Immédiatement après, la force opérationnelle de Musashi est considérablement renforcée pour contre-attaquer les forces navales américaines au large d’Attu, mais l’île est capturée avant que la force puisse intervenir. Le 9 juin, Arima est relevé de ses fonctions par le capitaine Keizō Komura. Le 24 juin, alors qu’il est en cours de révision à l’Arsenal naval de Yokosuka, Musashi reçoit la visite de l’empereur Hirohito et d’officiers de marine de haut rang. Du 1er au 8 juillet, le navire a été équipé d’une paire de radars de type 22 à Kure. Il navigue pour Truk le 30 juillet et y arrive six jours plus tard, où il reprend sa position de navire amiral de la flotte pour l’amiral Mineichi Koga.
À la mi-octobre, en réponse aux soupçons de raids américains planifiés sur l’île de Wake, Musashi dirige une grande flotte — trois porte—avions, six cuirassés et 11 croiseurs – pour intercepter les forces américaines, mais ne parvient pas à prendre contact et retourne à Truk le 26 octobre. Elle passe le reste de l’année 1943 dans la lagune de Truk. Komura est promu contre-amiral le 1er novembre et transféré à la 3e Flotte le 7 décembre en tant que chef d’état-major, le capitaine Bunji Asakura prenant le commandement de Musashi.
Le navire est resté dans la lagune de Truk jusqu’au 10 février 1944, date à laquelle il est retourné à Yokosuka. Le 24 février, Musashi s’embarque pour Palaos, transportant un bataillon de l’Armée impériale japonaise et un autre des Forces Navales Spéciales de Débarquement et leur équipement. Après avoir perdu la majeure partie de sa cargaison de pont lors d’un typhon, il arrive à Palaos le 29 février et y reste le mois suivant. Le 29 mars, Musashi quitte Palaos sous le couvert de l’obscurité pour éviter un raid aérien attendu, et rencontre le sous-marin USS Tunny, qui tire six torpilles sur le cuirassé ; cinq d’entre elles manquent, mais le sixième souffle un trou de 5,8 mètres (19 pieds) de diamètre près de la proue, l’inondant de 3000 tonnes d’eau. La torpille a tué sept membres d’équipage et en a blessé onze autres. Après des réparations temporaires, Musashi s’embarque pour le Japon plus tard dans la nuit et arrive à l’Arsenal naval de Kure le 3 avril. Du 10 au 22 avril, il a été réparé, tandis que son armement antiaérien a été considérablement augmenté dans l’espace libéré par le retrait des tourelles triples de 6,1 pouces (155 mm) montées sur poutre. Lors de son débarquement le 22 avril, la batterie secondaire du navire comprenait six canons de 15,5 cm, vingt-quatre canons de 12,7 cm, cent trente canons de 25 mm et quatre mitrailleuses de 13,2 mm. Elle a également reçu de nouveaux radars (qui étaient encore primitifs par rapport aux équipements américains), et des rails de charge en profondeur ont été installés sur son fantail.
En mai 1944, Asakura est promu contre-amiral et Musashi quitte Kure pour Okinawa le 10 mai, puis pour Tawi-Tawi le 12 mai. Il est affecté à la 1ère Flotte Mobile, sous le commandement du vice-amiral Jisaburō Ozawa, avec sa sœur. Le 10 juin, les cuirassés quittent Tawi-Tawi pour Batjan sous le commandement du vice-amiral Matome Ugaki, en préparation de l’opération Kon, une contre-attaque planifiée contre l’invasion américaine de Biak. Deux jours plus tard, quand Ugaki apprend que les Américains attaquent Saipan, sa force est détournée vers les îles Mariannes. Après leur rencontre avec la force principale d’Ozawa le 16 juin, les cuirassés sont affectés à la 2e flotte du vice-amiral Takeo Kurita. Pendant la bataille de la mer des Philippines, Musashi n’a pas été attaqué. Après la défaite désastreuse du Japon dans la bataille (également connue sous le nom de « Tir de dinde des Grandes Mariannes »), la Deuxième Flotte est retournée au Japon. Le 8 juillet, Musashi et sa sœur embarquent 3 522 hommes et du matériel du 106e Régiment d’infanterie de la 49e Division d’infanterie de l’Armée et s’embarquent pour l’île de Lingga, où ils arrivent le 17 juillet.
Bataille du golfe de Leyte
Le capitaine Toshihira Inoguchi a relevé Asakura au commandement de Musashi le 12 septembre 1993. En août 1944, il est promu contre-amiral le 15 octobre. Trois jours plus tard, il appareille pour la baie de Brunei, à Bornéo, pour rejoindre la principale flotte japonaise en préparation de l' » Opération Sho-1 « , la contre-attaque prévue contre les débarquements américains à Leyte. Le plan japonais prévoyait que les forces de porte-avions d’Ozawa attirent les flottes de porte-avions américaines au nord de Leyte afin que la 1re Force de diversion de Kurita (également connue sous le nom de Force Centrale) puisse entrer dans le golfe de Leyte et détruire les forces américaines débarquant sur l’île. Musashi, avec le reste de la force de Kurita, quitte Brunei pour les Philippines le 22 octobre.
Le lendemain, le sous-marin USS Dace torpilla et coula le croiseur lourd Maya près de Palawan. Le destroyer Akishimo a secouru 769 survivants et les a transférés à Musashi plus tard dans la journée.
Perte en mer de Sibuyan
Le 24 octobre, alors qu’ils traversaient la mer de Sibuyan, les navires de Kurita ont été repérés par un avion de reconnaissance du porte-avions USS Intrepid. Un peu plus de deux heures plus tard, le cuirassé est attaqué par huit bombardiers en piqué Curtiss SB2C Helldiver d’Intrepid à 10h27. Une bombe de 230 kg (500 livres) a heurté le toit de la tourelle No 1, ne parvenant pas à pénétrer. Deux minutes plus tard, Musashi est touché à tribord au milieu du navire par une torpille d’un Grumman TBF Avenger, également d’Intrepid. Le navire a pris 3 000 tonnes longues (3 000 t) d’eau et un 5.liste de 5 degrés à tribord qui a ensuite été réduite à 1 degré par des compartiments à contre-feu du côté opposé. Au cours de cette attaque, deux Vengeurs ont été abattus.
Une heure et demie plus tard, huit autres Helldivers d’Intrepid attaquèrent à nouveau Musashi. Une bombe a touché le pont supérieur et n’a pas explosé; une autre a touché le côté bâbord du pont et a pénétré deux ponts avant d’exploser au-dessus d’une des salles des machines. Des fragments ont brisé une conduite de vapeur dans la salle des machines et forcé son abandon ainsi que celui de la chaufferie adjacente. L’arbre d’hélice intérieur bâbord a perdu de la puissance et la vitesse du navire a chuté à 22 nœuds (41 km/h; 25 mi/h). Des tirs antiaériens ont abattu deux Helldivers au cours de cette attaque. Trois minutes plus tard, neuf Vengeurs ont attaqué des deux côtés du navire, marquant trois coups de torpille à bâbord. L’un a touché la tourelle no 1, le second a inondé une salle des machines hydrauliques forçant les tourelles principales à passer à des pompes hydrauliques auxiliaires, et le troisième a inondé une autre salle des machines. D’autres contre-inondations ont réduit la liste à un degré à bâbord, mais le degré d’inondation a réduit le franc-bord avant du navire de 6 pieds (1,8 m). Au cours de cette attaque, Musashi a tiré des obus antiaériens sanshikidan depuis son armement principal; un obus a explosé dans le canon central de la tourelle n ° 1, peut-être à cause d’un fragment de bombe dans le canon, et a détruit les machines élévatrices de la tourelle.
À 13:31, le navire a été attaqué par des avions 29 des porte-avions de la flotte Essex et Lexington. Deux chasseurs Grumman F6F Hellcat ont bombardé le pont du navire et les Helldivers ont touché quatre autres bombes près de ses tourelles avant. Le Musashi fut touché par quatre autres torpilles, dont trois étaient à l’avant de la tourelle No 1, provoquant d’importantes inondations. Le navire était maintenant à un degré de tribord et avait pris tellement d’eau que sa proue était maintenant abaissée de 13 pieds (4,0 m) et sa vitesse avait été réduite à 20 nœuds (37 km/h; 23 mi/h). Deux heures plus tard, neuf Helldivers de l’Enterprise attaquèrent avec des bombes perforantes de 1 000 livres (450 kg), marquant quatre coups. Le navire a été touché par trois autres torpilles, ouvrant sa proue tribord et réduisant sa vitesse à 13 nœuds (24 km/h; 15 mi/h). À 15h25, Musashi est attaqué par 37 avions de l’Intrepid, le porte-avions Franklin et le porte-avions léger Cabot. Le navire a été touché par 13 bombes et 11 autres torpilles au cours de cette attaque pour la perte de trois Avengers et de trois Helldivers. Sa vitesse a été réduite à 6 nœuds (11 km/h; 6.9 mi/h), son moteur de direction principal a été temporairement assommé et son gouvernail a été brièvement coincé à 15 degrés à bâbord. Le contre-feu a réduit sa liste à six degrés à bâbord par rapport à son maximum précédent de dix degrés. Musashi avait été touché par un total estimé à 19 torpilles et 17 bombes.
Kurita quitta Musashi pour se débrouiller seule à 15h30, et la rencontra à nouveau à 16h21 après avoir fait marche arrière. Le navire se dirigeait vers le nord, avec une liste de 10 degrés à bâbord, à 26 pieds (7,9 m) à la proue avec son gaillard inondé. Il a détaillé un croiseur lourd et deux destroyers pour l’escorter pendant que des efforts frénétiques étaient déployés pour corriger sa liste, notamment en inondant une autre salle des machines et certaines chaufferies. Ses moteurs se sont arrêtés avant qu’elle ne puisse être échouée. À 19h15, sa liste a atteint 12 degrés et son équipage a reçu l’ordre de se préparer à abandonner le navire, ce qu’ils ont fait quinze minutes plus tard lorsque la liste a atteint 30 degrés. Musashi a chaviré à 19 h 36 et a coulé à 1 350 m (4 430 pieds) à 13 °07’N 122 °32’E / 13,117°N 122,533° Coordonnées océaniques : 13°07’N 122 °32’E / 13,117°N 122,533°E. Inoguchi choisit de descendre avec son navire ; 1 376 de ses 2 399 hommes d’équipage sont secourus. Environ la moitié de ses survivants ont été évacués vers le Japon et le reste a participé à la défense des Philippines. Le destroyer Shimakaze a sauvé 635 des survivants de Maya de Musashi.