Au moment de l'attaque de Pearl Harbor le , le Yayoi rejoint la 30e division du 6e escadron de destroyers (4e flotte). Il quitte Kwajalein le avec la force d'invasion de Wake transportant une garnison des « forces navales spéciales de débarquement » (FNSD). Tôt le matin du , la garnison américaine repoussa les premières tentatives de débarquement des FNSD, soutenues par les croiseurs légersYūbari, Tenryū et Tatsuta, les destroyersYayoi, Hayate, Kisaragi, Mutsuki, Oite et Asanagi, deux anciens navires de la classe Momi convertis en patrouilleur (patrouilleur no 32 et no 33), et deux transports de troupes contenant 450 soldats des FNSD. Après avoir subi de lourdes pertes, les forces japonaises se replièrent avant le débuts des opérations. Le Yayoi fut touché par un obus de 5 pouces, tuant un homme d'équipage et en blessant 17 autres. Ce fut le premier revers japonais de la guerre et la seule tentative de débarquement qui échoua lors de la Seconde Guerre mondiale.
À la fin du mois d'août, le Yayoi effectue un certain nombre de « Tokyo Express » à destination de Milne, en Nouvelle-Guinée. À partir de début septembre, il participe à l'opération Ke, l'évacuation des forces japonaises de Guadalcanal. Le , après avoir quitté Rabaul pour une mission d'évacuation sur l'île de Goodenough, le Yayoi est attaqué par les bombardiers B-17 Flying Fortress et B-25 Mitchell, à 13 km au nord-ouest de l'île de Vakuta, à la position 8° 45′ S, 151° 25′ E. L'attaque tue notamment le commandant de la 30e division de destroyers, le capitaine Shiro Yasutake. Face à l'eau s'engouffrant de manière incontrôlable, le capitaine du Yayoi, le capitaine de corvette Shizuka Kajimoto, lance l'ordre d'abandon du navire. Les destroyers Mochizuki et Isokaze secourent ensuite 83 survivants.
Conway's All the World's Fighting Ships 1922–1946, Greenwich, Conway Maritime Press, , 456 p. (ISBN0-85177-146-7)
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Stephen Howarth, The Fighting Ships of the Rising Sun : The Drama of the Imperial Japanese Navy, 1895–1945, Atheneum, , 398 p. (ISBN0-689-11402-8)
(en) Hansgeorg Jentschura, Dieter Jung et Peter Mickel (trad. de l'allemand par Antony Preston & J.D. Brown), Warships of the Imperial Japanese Navy, 1869–1945 [« Japanischen Kriegsschiffe, 1869-1945 »], Annapolis, Maryland, United States Naval Institute, (ISBN978-0-87021-893-4, OCLC34017123)
Samuel Eliot Morison, The Struggle for Guadalcanal, August 1942 – February 1943, vol. 5 of History of United States Naval Operations in World War II, Boston, Little, Brown and Company, (ISBN0-316-58305-7)
