Okręt powrócił na Filipiny i atakował lotniska i instalacje wojskowe na Luzonie. Na początku października w ramach przygotowań do lądowania na Filipinach, lotniskowiec atakował cele na wyspach Riukiu i Formozie.
Zatopienie USS „Princeton” thumb|left|„Princeton” krótko po zbombardowaniu thumb|left|Zniszczenia na lotniskowcu thumb|Druga eksplozja thumb|USS „Birmingham” przy burcie płonącego USS „Princeton” 17 października 1944 roku wojska amerykańskie wylądowały na wyspie Leyte na Filipinach. Był to początek ofensywy mającej na celu wyparcie japońskich wojsk z tego archipelagu. W operacji uczestniczył „Princeton”. Lotniskowiec wchodził w skład Task Group 38.3 dowodzonej przez kontradmirała Fredericka Shermana. Lotniskowiec wraz z pozostałymi okrętami grupy zajął pozycję obok niewielkiej wyspy Polilo leżącej u wschodnich brzegów Luzonu. 23 października Amerykanie zostali zaalarmowani przez własne okręty podwodne o zbliżaniu się dużych sił nieprzyjaciela. Natychmiast na poszukiwanie przeciwnika wyruszyły samoloty z lotniskowców. Po zlokalizowaniu japońskich jednostek admirał Halsey nakazał przeprowadzić atak na zlokalizowane okręty. Jednak pierwsi zaatakowali Japończycy.