兩枚命中的炸彈分別擊中左舷第15和138號肋骨附近。前者造成艦首甲板破損卷曲，後者貫穿最上層甲板和上層甲板，在中層甲板的10號士兵艙爆炸，大火蔓延到第二機械室和第10、12號鍋爐房。第二機械室蒸汽管道被燒壞，蒸汽充滿了房間，裏麵的官兵不得不轉移到第一機械室。這導致“武藏”號隻剩三軸推進。
“武藏”號減速的主要原因是炸彈引起的大火使第二機械室失去運轉能力，而魚雷引起的進水是造成傾斜和艦首下沉的原因。“武藏”號報告，自己以三軸推進僅能維持22節航速。
13:19時，美軍飛機又一波飛臨，分成兩個機群，分別攻擊兩個輪型陣。美機的重點仍然是針對第1輪型陣的“大和”號和“武藏”號。13:40時，一組俯衝轟炸機在“大和”號艦首左前方切入，俯衝投彈。1枚炸彈命中右舷前部。
相對“大和”號而言，“武藏”號就悲慘多了，美機對它發動了兩次“重點照顧”。第一次，美軍的俯衝轟炸機利用雲層的掩護，從艦尾方向進入，造成3枚近矢。兩枚落在右舷第180號肋骨附近，一枚落在艦尾。另有兩架魚雷機投放魚雷，一枚從艦首前方通過，一枚擊中右舷60號肋骨附近，測深儀室和測程儀室均遭破壞，前部戰時醫護室充滿了二氧化碳，造成很多人窒息。第二次由3組美機組成。
第一組俯衝轟炸機借助背光的陣位，從艦首右前方突入，取得4枚命中彈。第2、3組魚雷攻擊機緩緩下降到攻擊高度，分別從右舷和左舷發起攻擊，夾擊“武藏”號。這下龐大而不靈活的“武藏”號幾乎無路可逃——兩組魚雷機投下的8條魚雷有4條命中。
4枚炸彈有3枚命中“武藏”號左舷第45、65、70號肋骨附近，破壞了周圍全部艦表建築，在前方進行搶修的損管人員全部被炸死。另外一枚命中右舷第135號肋骨附近，炸毀了廚師事務室。4條魚雷中左右舷各兩條，其中分別擊中左舷第70、110號肋骨右舷第70號肋骨附近的魚雷，造成防禦隔壁破壞，大量進水。
造成損傷最大的是擊中右舷第138號肋骨附近的魚雷。由於這枚魚雷擊中的位置相當接近第一波時第130號肋骨的中雷位置，因此造成第3冷卻機械室和水壓管路通路所有補強材料全部崩落；電線管道隔壁凸出30厘米；第2防禦指揮所入口一側三處進水。
大約14:15時，美軍第四波飛機飛臨日本艦隊上空，機隊接近到兩萬米時分成兩隊發起進攻。美軍這次兩隊飛機集中攻擊“大和”號和“長門”號戰列艦。第四輪空襲雖然沒有直接進攻“武藏”號，但是該艦已經落後主力很遠。
14:55時，第五波美軍飛機飛臨。孤立的“武藏”號成為這次空襲的焦點，先後有11條魚雷、10枚炸彈直接命中，6枚炸彈近矢。第1枚炸彈命中右舷防空指揮所，整個房間被炸飛，第一艦橋炸裂，作戰室損壞。在防空指揮所內指揮作戰的豬口艦長右肩重傷，高射長和測的長斃命。第一艦橋上的航海長戰死。
現在，“武藏”號喪失了對空作戰指揮和操艦指揮能力。接下來3枚炸彈幾乎同時命中左舷第105、115、120號肋骨附近，上甲板炸裂，機關炮、通信指揮室、第一收報室、電話室均被摧毀，火焰一直燒到第8鍋爐房。第5、6枚炸彈先後落在右舷第115號肋骨附近，炸毀了周圍的防空機關炮和第7鍋爐房入口。