20.12.1941 г. КР возвратился в Кам-Рань. С 24-го по 28.12.1941 г. он эскортируя КОН с частями 55-й артиллерийской дивизии, перешел к Куантану. 30.1 2.1941 г. Сендай прибыл в Кота Бару и 31.12.1941 г. возвратился в Кам-Рань. С 3-го по 6.01.1942 г. КР перешел в Кантон, где вступил в охранение КОН, который 8.01.1942 г. привел в Кам-Рань. С 16-го по 19.01.1942 г. корабль выходил в море в составе соединения вице-адмирала Одзава на перехват английских кораблей из Сингапура. С 20.01.1942 г. он обеспечивал вторжение в Эндау и наступление армии на Мерсинг (оккупирован 24.01.1942 г.) и Муток. В ходе операции, в ночь на 27.01.1942 г. Сендай совместно с ЭМ Асагири и Фубуки артиллерийским огнем потопил английский ЭМ Thanet. С 10-го по 19.02.1942 г. он в составе Западных Сил Вторжения в Яву и являясь флагманом соединения контр-адмирала Хасимото, прикрывал высадку в Палембанг (15.02.1942 г.). 20.02.1942 г. КР перешел к побережью Сингапура и 8.03.1942 г прибыл в порт Кеппел. В тот же день он вышел в море и до 8.04.1942 г. обеспечивал оккупацию о. Сабанг (12.03.1942 г.), Пенанга (15.03.1942 г.) и Андаманских о-вов (23.03.1942 г.). С 20.04.1942 г. Сендай базировался на Пенанг. 11.04.1942 г. он прибыл в Сингапур. С 13-го по 20.04.1942 г. КР перешел в Сасебо, где на верфи флота с 22.04 по 16.05.1942 г. провели текущий ремонт корпуса и механизмов. 24.05.1942 г. корабль вошел в состав Главных сил Объединенного флота и с 26.05 по 14.06.1942 г. участвовал в сражении за о. Мидуэй. После завершения операции Сендай до 10.07.1942 г. патрулировал у северных о-вов Метрополии. 15.07.1942 г. 3-ю флотилию ЭМ передали в состав Флота Юго-Западного района и с 15-го по 23.07.1942 г. она перешла в Сингапур, с заходом в Мако (18.07.1942 г.). 29.07.1942 г. КР прибыл в Сабанг, где приступил к подготовке к рейду в Индийский океан. После отмены операции (из-за вторжения американцев на о. Гуадалканал) корабль с 10-го по 23.08.1942 г. перешел на атолл Трук с заходом в Макассар (14 - 15.08.1942 г.) и Давао (с 17-го по 19.08.1942 г.). С 24-го 31.08.1942 г. Сендай эскортируя два TP с частями 35-й артиллерийской бригады, перешел на о. Шортленд с заходом в Рабаул (с 28-го по 30.08.1942 г.). На о. Шортленд КР временно возглавил 2-ю флотилию ЭМ Восьмого флота контр-адмирала Танака. С 4-го по 6.09.1942 г., с 8-го по 10.09.1942 г., с 12-го по 14.09.1942 г., с 18-го по 20.09.1942 г., с 27-го по 29.09.1942 г. и с 4-го по 6.10.1942 г. он обеспечивал переходы к о. Гуадалканал транспортных отрядов ЭМ. С 3-го по 6.11.1942 г. корабль перешел на атолл Трук. 9.11.1942 г. он в составе соединения вице-адмирала Кондо вышел в море для обеспечения перехода к Гуадалканалу транспортных отрядов ЭМ и возможного боя с американскими АВ. До 13.11.1942 г. Сендай крейсировал в районе рифов Онтонг-Ява. 14.11.1942 г. КР направился в пролив Слот для обстрела аэродрома Хендерсон. В ночь на 15.11.1942 г. его первым, с помощью РЛС, обнаружил американский ЛК Washington. В ходе последовавшего боя Сендай артиллерийским огнем тяжело повредил американские ЭМ Preston и Walke (оба впоследствии затонули или были потоплены). 16.11.1942 г. корабль оказывал помощь ПККирисима и 18.11.1942 г. возвратился на Трук. С 28.12.1942 г. по 3.01.1943 г КР в охранении ПМ Акаси перешел в Рабаул. С 24.01 по апрель 1943 г. он обеспечивал переходы КОН между о-вами Новая Британия, Новая Гвинея и Новая Ирландия, будучи в распоряжении командующего Восьмым флотом. 12.04.1943 г. Сендай возвратился на атолл Трук. С 19-го по 21.04.1943 г. он перешел в Рабаул, где взял на буксир поврежденный Аоба и 25.04.1943 г. привел его на Трук. С 28.04 по 4.05.1943 г. КР перешел в Сасебо, где с 5.05 по 25.06.1943 г. на верфи флота провели текущий ремонт корпуса и механизмов (в доке с 10-го по 26.05.1943 г. и с 9-го по 14.06.1943 г.); демонтировали 6,5-мм пулеметы, носовые ТА и минные рельсы; кормовые ТА закрыли пуленепробиваемыми шторками; до 10 (2 х 3; 2 х 2) увеличили число 25-мм зенитных автоматов; снизили высоту носовой дымовой трубы (для компенсации весов) и установили РЛС тип 21 мод. 2. С 30.06 по 8.07.1943 г. Сендай перешел в Рабаул с заходом на атолл Трук (6.07.1943 г.). С 18-го по 21.07.1943 г. КР обеспечивал переход к Соломоновым о-вам транспортных отрядов ЭМ. До конца октября 1943 г. корабль патрулировал на подходах к Рабаулу. 1.11.1943 г. после высадки американцев на мысе Торокина на (о. Бугенвиль), корабль возглавил Ударное Соединение контр-адмирала Омори и направился к заливу Императрицы Августы. 2.11.1943 г. в бою у о. Бугенвиль американские КР Montpelier, Cleveland, Columbia и Denver, используя РЛС, сосредоточили на Сендай артиллерийский огонь. В течение двух-трех минут в него попало большое число тяжелых снарядов. Он потерял управление, лишился хода, начались объемные пожары, которые вскоре привели к детонации боеприпасов. И корабль вскоре затонул. По некоторым данным, в торпедную атаку на горящий и неподвижный Сендай вышли ЭМ Charles Ausburn, Converse и Dyson, которые и добили его двумя торпедами. В ходе боя КР успел выпустить четыре торпеды, одна из которых оторвала кормовую оконечность ЭМ Foote. 3.11.1943 г. японские ПЛ RO-104 и RO-105 на месте боя подобрали из воды 38 чел. из состава экипажа Сендай (в том числе и контр-адмирала Омори).