「長門」と共に第一戦隊(連合艦隊直属)を組み、大東亜戦争に参加。「長門」と共に第一艦隊へ編入。ミッドウェー海戦に参加。艦の搭載物資のサルベージ作業開始。武装の一部など、艦体の約70%が引き上げられた。この当時の子供のカルタにも「陸奥と長門は日本の誇り」とうたわれていた。ちなみにこの時、本艦は改装工事のためドック入りしており、艦隊にあったのは陸奥の方であった。とどまり続けたため「柱島艦隊」とも揶揄された。本艦と同条件、もしくはより爆心に近い海域にいながら被爆に耐え、沈没しなかった艦(米戦艦「ネバダ」、軽空母「インディペンデンス」、独重巡「プリンツ・オイゲン」など)もある。このとき、米護衛空母群に向けて主砲を発射したのが、最初で最後の対艦戦闘になった。燃料不足と航空優勢を敵に掌握されていたため外洋に出ることができず、本土決戦の際に浮き砲台として使われる予定だったという。