Molemmat alukset oli korjattu ajoissa, jotta ne voisivat osallistua seuraavaan suuriin hyökkäyksiin, Filippiinien kampanjaan, joka alkoi Leyten hyökkäyksellä.
Lokakuussa 1944. Molemmat alukset tukivat laskeutumista, mikä sai japanilaiset käynnistämään operaation Shō-Gō 1, suuren laivaston vastahyökkäyksen, joka johti Leyte-lahden taisteluun 23.-26. lokakuuta. "California" ja "Tennessee", osana konterimiraali Jesse B. Oldendorfin pommitusryhmää, osallistuivat yhteen monimutkaisen taistelun osaan, Surigao-särkän toimintaan lokakuun 24.-25. yönä. Siellä liittoutuneiden laivasto tuhosi Japanin eteläisen joukon, joka koostui parista vanhoista taistelulaivoista, yhdestä raskaasta risteilijästä ja neljästä hävittäjästä; vain yksi japanilainen hävittäjä pakeni ylivoimaisen liittoutuneiden laivaston. "California" ja "Tennessee" ampuivat vain lyhyesti taistelun aikana, kun heidän komentajiensa välinen väärinkäsitys melkein johti toiseen törmäykseen, joka heitti heidät ampumapaikasta. He olivat kuitenkin läsnä historian viimeisessä sotalaivojen taistelussa.