Pendant la bataille de Midway, le Shirakumo fait partie de l'opération AL - invasion de diversion des îles Aléoutiennes. En , il navigue à Amami Ō-shima via Mako, Singapour, Sabang et Mergui pour un deuxième raid prévu dans l'océan Indien. L'opération est annulée en raison de la campagne de Guadalcanal et il est envoyé aux îles Truk. En août, il effectue plusieurs « Tokyo Express » dans les îles Salomon. Le , après avoir interrompu une mission de transport de troupes à Guadalcanal, le Shirakumo est attaqué par des bombardiers en piqué et gravement endommagé par une bombe explosant dans la salle des machines. Il est remorqué par le destroyer Amagiri, puis par le mouilleur de minesTsugaru jusqu'aux Shortland, et par le pétrolier Koa Maru à Truk pour des réparations d'urgence, ce qui lui permet de retourner à Kure le .
Après les réparations achevées le , le Shirakumo est réaffecté dans la 9e division (1re escadron de destroyers) de la 5e flotte, effectuant des patrouilles et des missions d'escorte au large de Hokkaidō et des îles Chishima. Le , il entre en collision avec le destroyer Numakaze(en) lors d'un épais brouillard au large de Paramushiro. Après de nouvelles réparations achevées à Hakodate fin septembre, il reprit ses patrouilles d'escorte.
Le , après avoir quitté Kushiro avec un convoi de troupes pour l'île Uruppu, le Shirakumo est torpillé par le sous-marin américain USS Tautog à 170 milles marins à l'est de Muroran à la position 42° 25′ N, 144° 55′ E. Il coule rapidement, emportant la totalité de son équipage.
