夜空，明月高掛。為了航行安全，“信濃”號和3艘驅逐艦均采取了嚴格的航管保密措施。4艦均未開航行燈，艦隻外部見不到任何燈光。
在東京灣外遼闊的洋麵上，“信濃”號上的25名瞭望員睜大了眼睛，精神高度集中地注視著洋麵。突然，值更官向艦長阿部俊雄報告：發現敵艦雷達信號，從脈衝頻率上看像是一艘美軍潛艇，時間是晚上19時15分。
阿部感到很疑惑，日艦並未發現美軍艦艇，美艦卻自己發出雷達信號，難道美軍瘋了嗎？或者是另有企圖？沉思了好一會兒，阿部判斷自己的軍艦遇上了美軍潛艇“狼群”。美軍這樣做的目的是用一艘故意發出雷達信號的潛艇把護航的驅逐艦引開，而其他埋伏的潛艇則伺機攻擊“信濃”號。基於這個判斷，他下令無論出現何種情況，護航艦隻都不得丟下“信濃”號，同時阿部還命令關閉各艦雷達，改為燈光聯絡。
事實上，“信濃”號發現的隻是美軍執行營救可能會被日軍擊落的B-29轟炸機機組人員任務的“射水魚”號潛艇，周圍海域再無其他美軍潛艇。但也不能說阿部當時的決定是錯誤的，畢竟在情況不明的時候，他的首要任務是保護“信濃”號。
“射水魚”號被發現時正在東京灣外的海麵上給蓄電池充電，同時修理出現故障的雷達。在水麵上活動的潛艇極易暴露目標，對此，艇長恩賴特上校也很擔心，命令瞭望員仔細搜索海麵。結果並無意外情況出現，恩賴特才稍稍安下心。
“射水魚”號屬於美國海軍“巴雷歐”級潛艇，該級潛艇與“加托”級潛艇以及後來的“小鯊魚”級潛艇一起構成了美國太平洋艦隊遠洋潛艇的主力，裝備有10具（前6後4）魚雷發射管，並且配有24發魚雷，同時還裝備有1門5英寸口徑的火炮，攻擊力比當時的德國U型潛艇還要強。
晚上20時30分，“射水魚”號雷達修好。過了一會兒，雷達兵報告在艇方位30°處發現島礁，恩賴特極為不滿，因為他看到的島的方位是60°，於是他命令雷達兵修理雷達。很快，雷達兵又報告說剛才看到的島在移動。緊接著，一名瞭望員報告：右舷發現目標。21時10分左右，瞭望員和副長同時喊道：“目標是一艘航空母艦！”
恩賴特聞言大喜，他馬上用望遠鏡對準目標，沒錯，是一艘戰艦！於是他決定咬住這艘戰艦，伺機擊沉它。
由於“信濃”號走的是“Z”字路線，所以盡管整個編隊速度較美潛艇快，卻不能擺脫以近乎直線行進的“射水魚”號的跟蹤。
也許是難以忍受這種莫名的恐懼，“信濃”號編隊中的“磯風”號驅逐艦突然轉向離開編隊，以35節高速朝“射水魚”號衝去。日艦的舉動，使恩賴特吃驚不要緊，重要的是使阿部吃驚不小：“磯風”號怎麼能違抗命令私自出擊而置“信濃”號的安危於不顧呢？想到此，他命令航海長發信號給“磯風”號，讓其立即回到適當崗位。
一束紅色燈光從“信濃”號發出，“磯風”號看到後，在距“射水魚”號潛艇5海裏時，悻悻地掉頭回駛。
緊接著，阿部又命令編隊保持180°航向，以20海裏\/小時速度前進，甩開尾巴。然而天有不測風雲，就在這時，“信濃”號有根主軸上的一個軸承溫度過高，使用多種辦法降溫卻一直降不下來，航母不得不降低速度，以不超過18節的速度行駛。阿部聞此消息，不由得直搖頭，這下任何一艘美軍潛艇都可以追上它了。阿部始終認為跟著“信濃”號的是支潛艇“狼群”，否則，對於一艘潛艇，他是毫不在乎的。
“射水魚”號航速比不上“信濃”號，在“信濃”號轉為180°航向後，隻能眼睜睜地看著該艦消失。因此，恩賴特祈禱“信濃”號走到“Z”字盡頭再轉回到210°航向上，這樣就有機會截住它。
機會終於來了，“信濃”號編隊果真轉向西駛，“射水魚”號的雷達又發現了目標。但是“信濃”號並沒有像前麵那樣高速前進，而是降低了航速，這令恩賴特百思不得其解（他當然不知道“信濃”號主軸出了問題），隻好耐心等待“信濃”號朝自己駛來。
29日淩晨2時16分，“信濃”號轉回到210°航向，並朝“射水魚”號駛來。恩賴特看到後，欣喜若狂，當即下令“射水魚”號向西駛5分鍾，以便在正橫麵發起攻擊。3時04分，“射水魚”號開始下潛，3時07分，“射水魚”號下潛到潛望鏡深度，並做好了攻擊準備：發射管注水，魚雷定深3米。同時，恩賴特還畫了一幅“信濃”號外形草圖。
這時的阿部俊雄也接到了報告，美艦雷達波消失。他意識到美軍潛艇已潛入水中，“信濃”號即將厄運當頭了。
隨著恩賴特一聲“發射”令下，魚雷軍士長卡拉漢立即按下發射鈕。“嗖”的一聲，第一枚魚雷離開發射管，帶著水泡飛馳而去，緊接著第二枚、第三枚……第六枚魚雷疾駛而出，射向“信濃”號。
“射水魚”號發射的魚雷中有4枚直接命中了“信濃”號右舷，由於匆忙趕工，“信濃”號的水密艙非常不完善，很快就進水傾覆，“射水魚”號潛艇趁亂逃脫了護航驅逐艦的攻擊。
阿部認為，4枚魚雷對於“信濃”號這樣龐大的航母來說不算什麼，加上擔心繼續遭到潛艇攻擊，於是航速未減，給損管工作造成很大不便。
5時，“信濃”號艦體嚴重傾斜，傾斜到了18°。
8時，動力艙進水，鍋爐全部癱瘓。
9時，航母失去了全部動力。
10時18分，阿部俊雄下令棄艦，同時，3艘驅逐艦開始轉移“信濃”號艦員。30分鍾後，“信濃”號沉沒，2 515名船員中有1 435人遇難（包括艦長阿部俊雄）。
就這樣，這艘當時世界上最大的航母，僅在進行了17個小時的處女航後便被擊沉了。
“信濃”號被擊沉之後，日本海軍聯合艦隊在太平洋戰爭中的航母之路基本上就走到了終點，因為“信濃”號不僅是日本海軍在太平洋戰場的海戰中被擊沉的最後一艘航空母艦，也是日本海軍用來扭轉敗局的希望所在，現在一切都灰飛煙滅了。
“信濃”號為什麼覆滅？
一代超級巨艦“信濃”號如此迅速地沉沒了，原因何在？
“信濃”號沉沒的直接原因是建造質量不過關。“信濃”號用的是“大和”級的艦體，舷側裝甲帶厚達200毫米，對魚雷有很強的防護力，況且還有大量的水密隔艙。“大和”級的第二艘“武藏”號在萊特灣海戰中被命中19枚魚雷和17枚炸彈才宣告沉沒，按理說4枚魚雷是不該讓“信濃”號沉沒的，當時阿部俊雄在“信濃”號中雷後沒有下令降低航速也是基於對舷側裝甲的防護力和水密隔艙作用的自信。然而他忘了一條：“大和”號和“武藏”號是傾全國之力而造的兩艘巨艦，用的是最好的鋼材和設備，建造者是技術最熟練的技術工人，工期上又是嚴格按設計進度進行，有條不紊。而“信濃”號在建時就由於原材料短缺而停建，後來又在改裝中圖節省、趕進度，裝甲材料和設備等都是突擊安裝。在試航時，“信濃”號上許多水密隔艙還未安裝隔艙門，也未檢測過，導致中雷後海水灌入衝破了一個又一個船艙，所謂的水密隔艙竟成了樣子貨。由此可見，“信濃”號的工程質量是不合格的。此外，“信濃”號的沉沒也與損管措施不當、艦員大都未經訓練有關。
但是，如果我們不拘泥於從“信濃”號本身進行分析，眼界再放寬些，就可以看到“信濃”號的沉沒有著更深層的原因。也就是說，即使沒有“射水魚”號的魚雷攻擊，“信濃”號的結局也注定是消亡。
首先，撇開戰爭的正義性與非正義性不談，從日美雙方的綜合國力上看，日本就與美國差了一個數量級。在太平洋戰爭爆發前，時任日本駐美海軍武官的山本五十六就一直對美國的工業潛力心存畏懼，曾極力反對與美開戰。他深知美軍海軍主力艦隻，尤其是航母力量在1941年時雖不及日本，但美國一旦將其工業生產能力動員起來，在很短的時間內就能造出很多艦隻，從而使其海軍力量超過日本。山本認為日本要想與美軍在太平洋抗衡，唯一的辦法就是奇襲，在戰爭初期就擊敗美國太平洋艦隊，使對手緩不過勁來，贏得時間，然後再細想對策。這種想法成了山本日後偷襲珍珠港的理論依據。
事實上，即使是號稱“美國通”的山本五十六也沒能準確估計美國的綜合國力，更不用說其他日本領導層對美國綜合國力的認識了。
拿對作戰極為重要的戰略物資來講，煤、石油、鐵礦石、橡膠、棉花等，日本基本依賴進口，而這些物資的供應地恰恰又均處於美英等日本的對手控製的地盤內。日本發動太平洋戰爭的一個重要目的就是獲得東南亞地區的石油和橡膠等戰略物資。但是隨著戰爭的發展，日本所需的物資種類和數量越來越多，所能提供的卻越來越少，這個矛盾一直困擾著日本，使其始終處於“饑餓”狀態。而這些戰略物資對美國來講卻不存在供應短缺問題，可以源源不斷得到供應。
再說工業生產能力，以飛機生產為例，1942年日本共生產軍用飛機8 861架，美國為49 445架；1943年日本共生產軍用飛機16 693架，美國為92 196架；1944年日本共生產軍用飛機28 180架，美國為100 752架。其他作戰武器的產量，美國也均數倍甚至數十倍於日本。美國生產的軍火不但大量裝備本國軍隊，還源源不斷地出口到許多盟國。由此，美國號稱是“民主國家的兵工廠”。
綜合國力的巨大差距，使日本根本無力與美軍爭勝，失敗是必然的。
其次，日本國民經濟生存能力脆弱，經不起打擊。日本是個島國，主要人口和工業集中於本州南部和九州北部沿海地帶，呈“一”字形分布，極易受到來自海上的打擊。“二戰”後期，美國利用B-29轟炸機對日本進行戰略轟炸，加之以海上潛艇封鎖，切斷了日本的海上交通，使日本國內得不到工業原材料和糧食，前線得不到兵員和武器。日本的國民經濟基礎基本被美軍摧毀，隻能走上舉國投降的道路。
再次，日本海軍重攻擊輕防守，一旦對手發起攻擊，往往都能突破日軍防禦，給其造成嚴重損傷。在太平洋戰爭初期和中期，日本海軍機動部隊的實力是強於美軍的。然而幾場海戰後，美軍越戰越強，日本卻越戰越弱，很重要的一點原因就是日本疏於防守。
珊瑚海海戰中，“祥鳳”號有戰鬥機16架、攻擊機12架，來襲美機為16架戰鬥機、36架俯衝轟炸機和24架魚雷機；第二次所羅門海戰中，“龍驤”號派出15架零式戰鬥機前往攻擊瓜島，留下的9架尚未升空迎敵就被美軍30架俯衝轟炸機和8架魚雷機擊沉；馬裏亞納海戰中，日軍“飛鷹”號被擊沉時，日軍有戰鬥機75架升空，來襲美機為85架戰鬥機、77架俯衝轟炸機和54架魚雷機。由此看來，日軍機動部隊從來就沒認真重視過自身的空中防護。此外，日軍機動部隊的反潛能力也弱，在馬裏亞納海戰中，日軍損失的3艘航母中居然有2艘（“大鳳”號和“瑞鶴”號）是被美軍潛艇擊沉的。