Après ses essais au large de la côte ouest, le Longshaw appareille de San Francisco le , via Pearl Harbor, arrivant à Kwajalein (Marshall) le . Assigné à la 5e flotte, le destroyer rejoint Majuro dix jours plus tard, patrouillant au large des îles Wotje et Maleolap jusqu'au . Le lendemain, le navire quitte Majuro et rejoint le groupe de ravitaillement "Fast Carrier Task Force" lors de frappes sur Palaos, Yap, Ulithi et Woleai du et 1er avril. Six jours plus tard, il rejoint Hollandia via Manus, toujours en escortant la force opérationnelle américaine. Le Longshaw rentre à Pearl Harbor le pour des réparations mineures et une formation.
Naviguant pour les Mariannes le , il escorte une partie de la force d'attaque du nord jusqu'à leur arrivée au large de Saipan le . Pendant les deux mois suivants, à l'exception d'un bref voyage à destination d'Eniwetok, le destroyer sert d'écran pour les porte-avions d'escorte fournissant un soutien aérien à l'invasion et servant également de navire de sauvetage pour les aviateurs abattus. Lors de son transit vers Eniwetok le , le Longshaw est dérouté le 29 pour protéger les porte-avions du Task Group 38.3 (TG 38.3) lors d'attaques contre des cibles sur Palaos, Mindanao et Luçon en soutien à l'assaut des Palaos, tremplin vers les Philippines.
Le , en compagnie de son groupe opérationnel, le destroyer attaque un convoi de lougres japonais au large de Mindanao, détruisant lui-même trois petits navires côtiers. Il continue ensuite ses tâches d'écran pour les porte-avions aux Philippines jusqu'au , date à laquelle il rejoint Ulithi.
Basé à Ulithi, le Longshaw opère jusqu’à la fin de l’année avec le TG 38.3, toujours en compagnie des porte-avions d'escorte lors de frappes aériennes sur des bases ennemies à Okinawa, Formosa et Luçon, contribuant ainsi à expulser l’invasion de cette dernière île en janvier.
Dans la nuit du 9 au , le destroyer accompagne les porte-avions d'escorte à travers le canal de Bashi entre les Philippines et Formosa, vers la mer de Chine méridionale. Les jours suivants, la TF 38 lance des attaques sur des installations japonaises situées en Indochine, à Formose et sur la côte chinoise, notamment à Hong Kong et Hainan. Les opérations s'achèvent le .
Le Longshaw quitte Ulithi le avec à son bord une équipe de direction de chasseurs de nuit. Naviguant avec la force de transport rapide, il sert de piquet radar lors de frappes aériennes à Tokyo du 17 au . Les jours suivants, il escorte le TG 58.5 pour des actions au large d'Iwo Jima. De retour à Ulithi le , le destroyer rejoint Okinawa le 21, escortant l’unité de soutien et de bombardement en vue de l’invasion. Arrivé le , le navire bombarde des cibles ennemies à terre pour soutenir les troupes américaines. Servant tout au long des mois d’avril et de mai, le navire soutient l'appui-feu naval malgré les attaques régulières des kamikazes japonais.
Le Longshaw endommagé par l'artillerie côtière japonaise le .
Le matin du , alors qu'il rejoignait sa zone de mission, le Longshaw s'échoue sur un récif corallien au sud de l'aérodrome de Naha. Quelques heures plus tard, une tentative de remorquage par l'Arikara échoue. Au même moment, les deux navires sont attaqués par les batteries côtières japonaises, essuyant un coup au but dans ses magasins avant. À 11 h 15, la situation est désespéré et l'ordre d'abandon est lancé.
86 (ou 84 selon une autre source[2]) membres d'équipage décèdent dans cette attaque, dont le commandant, le capitaine de corvette Clarence William Becker[3]. 95 hommes ont été blessés ; 113 ont survécu au naufrage[4],[5], secourus peu après par le LCI (L) -356[6].
↑« 68 - Bulletin Board of Naval Interest - WWII Archives », Our Navy, WartimePress.com (consulté le ) : « Of the two men left alive who were on the destroyer's bridge at the time of the hit there, one was Radioman Zikus who had carried out his orders to remain with the ship and relay information. The Skipper of the Longshaw, Lieut. Comdr. Clarence W. Becker, was listed as missing, and the total casualties were announced as 179, including fifteen killed and seventy-three missing. »
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