Carrier ini berangkat dari Eniwetok pada tanggal 29 Agustus dan berangkat dengan TF 38, di bawah komando Admiral William F. Halsey untuk serangan udara di Peleliu dan lapangan terbang di Filipina sebagai langkah awal dalam invasi Palaus dari 15 hingga 20 September 1944. Selama bulan Oktober, ia beroperasi di lepas pantai Formosa dan Kepulauan Pescadores. Kemudian di bulan itu, TF 38 mendukung pendaratan di Leyte. Upaya Jepang untuk menghentikan kemajuan AS termasuk serangan balik oleh sebagian besar unit armada utama yang tersedia ("Operasi Sho-Go"). Pada 24 Oktober, pesawat "Langley" mengambil bagian dalam Pertempuran Laut Sibuyan. Pesawat TF 38 menyerang Pasukan Pusat Jepang, saat mereka menuju Selat San Bernardino dan kepala pantai Amerika di Tacloban. Unit Jepang pensiun sementara. Keesokan harinya, setelah mendapat kabar dari kapal induk Jepang di utara Leyte, TF 38 berlari untuk mencegat. Dalam Pertempuran berikutnya di Cape Engaño
, Jepang kehilangan empat kapal induk, dua kapal perang, empat kapal penjelajah berat, satu kapal penjelajah ringan, dan lima kapal perusak. Pesawat "Langley" membantu dalam penghancuran kapal induk "Zuihō" dan "Zuikaku", yang terakhir adalah satu-satunya kapal induk yang tersisa dari enam yang telah berpartisipasi dalam serangan Pearl Harbor.