В ходе сражения в заливе Лейте «Принстон» входил в оперативную группу 38.3 быстроходной авианосной группы. Утром 24 октября 1944 года он был атакован пикирующим бомбардировщиком D4Y. сбросившим на полетную палубу авианосца две 250-кг бомбы. Прежде чем разорваться, бомбы пробили три палубы. Взрыв привел к сильному пожару в ангаре. Загорелись шесть подготовленных к полету «Авенджеров», и взрыв их торпед привел к еще большим разрушениям. В 10.10. приблизительно через полчаса после атаки, другие корабли группы получили приказ пришвартоваться к «Принстону» и взять на борт его экипаж за ис -ключением пожарных и аварийных расчетов
К авианосцу пришвартовались легкие крейсера «Бирмингем» и «Рено». Они откачивали воду с поврежденного корабля и обеспечивали питанием его насосы. Все это происходило на фоне отражения кораблями и авиацией налетов японских самолетов. В 14.45 казалось, что пожар потушен. но в 15.23 на «Принстоне» произошел сильный взрыв, в результате которого на переполненных людьми палубах «Бирмингема» погибли 229 и были ранены 420 человек Сам авианосец потерял более 100 человек убитыми и 190 ранеными Однако искореженный корпус «Принстона» все еще оставался на плаву Восстановление его было невозможно, и в 16.00 оставшиеся члены экипажа покинули корабль. Крейсер «Рено» потопил авианосец двумя торпедами после того, как это не удалось выпустившему по нему четыре торпеды эсминцу «Ирвин».