17 września 1944 okręt udał się do Manus w ramach przygotowań do inwazji na Filipiny. Od 17 października do 20 listopada odgrywał ważną rolę w operacji w zatoce Leyte, biorąc także udział w bitwie w cieśninie Surigao 25 października. 1 stycznia 1945 okręt opuścił Palau by wspierać lądowanie na Luzonie. Jego najcięższe działa były ważnym czynnikiem w tej operacji, odbywającej się głęboko za liniami wroga, pod ciężkimi atakami lotnictwa japońskiego. 6 stycznia, gdy ostrzeliwał pozycje wroga w zatoce Lingayen, okręt został trafiony przez kamikaze – 44 członków załogi zostało zabitych, a 155 rannych. Okręt został tymczasowo naprawiony i nadal udzielał wsparcia oddziałom walczącym na lądzie. Odpłynął 23 stycznia do stoczni Puget Sound Navy Yard, gdzie dotarł 15 lutego w celu dokonania remontu.
„California” wróciła do akcji 15 czerwca 1945 w ramach inwazji na Okinawę i pozostawała w rejonie walk do 21 lipca. Dwa dni później dołączyła do TF 95 aby ochraniać operacje trałowo-minowe na Morzu Wschodniochińskim. Po krótkiej podróży do zatoki San Pedro na Filipinach w sierpniu okręt opuścił Okinawę 20 września aby osłaniać lądowanie sił okupacyjnych Szóstej Armii w Wakanoura Wan na wyspie Honsiu.