Сражение у залива Лейте произошло, согласно американской военно-морской истории, в период с 23 по 26 октября 1944 г., а в соответствии с отечественными источниками — в период с 24 по 25 октября. В ходе этого грандиозного сражения авиагруппа «Энтерпрайза» покрыла себя неувядаемой славой, нанеся в разное время удары по кораблям всех трех корабельных соединений японцев, принимавших участие в сражении: центрального (еще называется диверсионным ударным соединением) под командованием вице-адмирала Такэо Куриты, южного (соединение С под командованием вице-адмирала С. Нисимуры и второе диверсионное ударное соединение под командованием вице-адмирала Кийохиде Симы) и северного под командованием вице-адмирала Йисабуро Одзавы В конечном итоге после многих часов ожесточенных атак японцы отступили, потеряв в итоге 24 корабля (в том числе четыре авианосца), в то время как американское соединение недосчиталось только семи кораблей, в том числе и четырех авианосцев Но «Энтерпрайз» уцелел и до самого конца октября продолжал курсировать в водах около острова Самар и залива Лейте. Затем его направили к Улити для пополнения запасов и отдыха экипажа и летчиков корабельной авиагруппы.
В следующем месяце, в ноябре 1944 г, самолеты «Энтерпрайза» атаковали объекты японцев в районе Манилы и в районе острова Яп, а 6 декабря “Большой Э» вернулся в Перл-Харбор.
Под занавес уходящего 1944 г., 24 декабря, авианосец принял на борт авиагруппу, летчики которой были специально подготовлены для проведения ночных налетов Через несколько дней корабль присоединился к остальным силам оперативной корабельной группы TG-38 5, которая в течение января 1945 г действовала в водах к северу от пролива Лусон и в северо-восточной части Южно-Китайского моря, нанося в ночное время суток удары по объектам японцев на острове Формоза и на юго-востоке нынешнего Китая, а также нарушая судоходство противника в водах вплоть до побережья Индокитая.
После непродолжительного захода на атолл Улити «Энтерпрайз» 10 января 1945 г присоединился к оперативной корабельной группе TG-58.5, в составе которой осуществлял воздушное прикрытие действий других авианосцев оперативного соединения TF-58, самолеты которых 16–17 февраля 1945 г бомбили Токио и другие объекты на территории метрополии.
После этого самолеты «Большого Э» в период с 10 февраля по 9 марта 1945 г. обеспечивали воздушное прикрытие и непосредственную авиационную поддержку американским морпехам, высаживавшимся на остров Иводзима.
В ходе этого грандиозного сражения, стоившего жизни не одной тысяче американских и японских солдат и вошедшего практически во все учебники военной и общей истории, авиагруппа «Энтерпрайза» даже умудрилась установить своеобразный рекорд военного времени: в наиболее напряженный момент сражения авианосец осуществлял авиационное прикрытие своих войск на острове в течение 174 ч непрерывно.
9 марта корабль отправился обратно на атолл Улити, а 15 числа того же месяца он вновь вышел в море для ночных бомбардировок островов Хонсю и Кюсю, а также нарушения морских коммуникаций противника в акватории «внутреннего» Японского моря. 18 марта авианосец был поврежден в результате попадания одной японской авиабомбы и шестью днями спустя вошел в бухту атолла Улити, где располагалась американская военноморская база, для ремонта.
5 апреля «Энтерпрайз» снова поддерживал свои войска в ходе операции по высадке на японский остров Окинава 11 апреля 1945 г. «Большому Э» не повезло в этот день в него врезался самолет камикадзе, и корабль настолько серьезно по страдал, что вынужден был пройти трехнедельный ремонт на Улити.
6 мая авианосец вернулся к Окинаве 14 мая он получил свое последнее боевое повреждение: на этот раз его «достали» сразу два японских летчика-камикадзе. Первый не дотянул до палубы совсем немного и упал в воду в непосредственной близости от корпуса авианосца: взрывом заряда на «Энтерпрайзе» повредило энергетическую установку и часть оборудования электроэнергетической системы корабля в нескольких местах также был пробит и борт авианосца. Второй же летчик-смертник врезался в корабль в районе его носовой части: был полностью выведен из строя носовой лифтовый подъемник, погибли 14 и были ранены 34 военнослужащих Авианосец отправился в Соединенные Штаты и 7 июня 1945 г. встал на ремонт на военно- морской верфи «Пугет Саунд» (Puget Sound Naval Yard) в Бремертоне.
В октябре 1945 г. ветеран американских авианосных сил занимался не совсем свойственной для него работой — выполнял фактически роль «военного пассажирского лайнера».