À sa mise en service, il devient navire amiral de la 10e escadron de destroyers de la 3e flotte. Il appareille de Kure le , escorté du destroyerUrakaze. Le groupe arrive à la base de Truk le . Dans le cadre de l'opération "MU" (renforcement de Wewak), il appareille de Truk le . Le croiseur escorte un convoi de troupes, accompagné du porte-avions Jun'yō et des destroyers Hamakaze et Isokaze. Juste avant midi le , la formation faisant route au sud-ouest est repérée par l'USSSculpin qui ne peut l'approcher à moins de 9 milles. Le peu avant minuit, le Sculpin est détecté en surface par le radar du Junyo. Les destroyers ouvrent le feu à 5 000 mètres, l'obligeant à plonger. Ensuite, le groupe opère en mer de Bismarck avant d'être de retour à Truk le [1]. En , il participe à l'évacuation des troupes japonaises de Guadalcanal, opération achevée en , au cours duquel environ 12 000 soldats japonais furent évacués.
En juin, l'Agano se rend à l'arsenal naval de Kure, où un radar type 21 et une dizaine de canons de 25 mm Type 96 sont ajoutés, portant le total à seize canons.
En réponse aux raids aériens sur les atolls de Tarawa, Makin et Abemama, la flotte combinée appareille de Truk le . Sous le commandement du Vice-amiral Jisaburō Ozawa, les cuirassés Yamato et Nagato, les porte-avions Shokaku et Zuikaku, les croiseurs lourds Chikuma, Haguro, Mogami et Tone. Le croiseur léger Agano, à la tête du 2e escadron, assure la protection ASM accompagné des destroyers Amatsukaze, Hatsukaze, Hatsuzuki, Kazagumo, Suzutsuki, Tamanami, Urakaze et Wakatsuki. Le Vice-amiral Takeo Kurita commande la Force Avancée à bord du croiseur lourd Atago, accompagné du croiseur lourd Takao, du croiseur léger Noshiro et escorté des destroyers Suzukaze et Umikaze. Le porte-avions d'escorte Zuiho appareille quant à lui le lendemain, escorté des destroyers Maikaze et Nowaki et rejoint la flotte le . Le groupe est de retour à Truk le sans avoir rencontré la Task Force 15 américaine[1].
L'Agano appareille de Truk le pour une sortie d'interception d'un raid aéronaval US sur Wake. Il est accompagné des cuirassés Yamato, Musashi, Nagato, Fuso, Kongo et Haruna, des porte-avions Shokaku, Zuikaku et Zuiho, des croiseurs Atago, Chikuma, Chokai, Maya, Mogami, Suzuya, Takao, Tone, Noshiro et Oyodo, des destroyers Akigumo, Amatsukaze, Hatsukaze, Hatsuzuki, Kazagumo, Makinami, Onami, Suzukaze, Suzutsuki, Tanikaze, Umikaze, Urakaze et Wakatsuki. Le groupe transite à Eniwetok du 19 au avant de patrouiller à la recherche des porte-avions américains à 250 miles au sud de Wake, sans les trouver. Le groupe retourne donc à Truk le [1].
L'Agano appareille de Rabaul le , accompagné du croiseur léger Sendai, des croiseurs lourds Haguro et Myoko, escorté des destroyers Hatsukaze, Naganami, Samidare, Shigure, Shiratsuyu et Wakatsuki. 1 000 soldats de l'Armée sont embarqués sur les destroyers Amagiri, Uzuki, Yunagi et Yuzuki, aménagés en transports de troupes. Le croiseur prend part à la bataille de la baie de l'Impératrice Augusta. Au cours de l'engagement avec les forces de l'amiral Aaron S. Merrill, le Sendai est coulé le à 02 h 00. En évitant les tirs américains, les Samidare et Shiratsuyu entrent en collision et sont avariés. La force japonaise se retire et rallie Rabaul[1].
Trois jours plus tard, ancré à Rabaul, l'Agano est légèrement endommagé (un homme d'équipage est tué), par une attaque aérienne américaine lancée des porte-avions USSSaratoga et USSPrinceton. La flotte reçut l'ordre de traquer la flotte américaine, ordre qui fut annulé par la suite, la flotte rentrant à Rabaul le .
Le , l'Agano est touché d'une torpille lancée par un Grumman TBF Avenger, provoquant de graves dommages. Le Contre-amiral Morikazu Osugi est également été blessé dans l'attaque. Le jour-même l'USSAlbacore reçoit l'ordre de localiser et d'achever le croiseur, mais après l'avoir trouvé le sous-marin est tenu à distance par les charges de profondeur des escorteurs. Le lendemain, après avoir été endommagé par l'USSScamp, l'Agano est pris en remorque par son sister-shipNoshiro (ou Nagara selon une autre source[1]), escorté du destroyer Urakaze. Le groupe rallie Truk le . Une réparation de fortune est effectuée à couple du navire-atelier Akashi.
Naufrage
Après trois mois de réparation d'urgence ( - mi-), l'Agano reprend la mer le à 22 h 00, escorté par le destroyer Oite et le chasseur de sous-marin CH-28. Le groupe se dirige vers pour les îles japonaises, où il doit subir des réparations temporaires. L'Agano, vulnérable, ne peut naviguer qu'à 16 nœuds (30 km/h). Dans l'après-midi du , 170 milles nautiques (310 km) au nord de Truk, les trois navires sont repérés par le sous-marin américain USSSkate. À 16 h 44, à 320 milles au nord de Truk, l'Agano est atteint de deux des quatre MK-14 lancées par le Skate[1], et finit par couler au matin du , à la position géographique 10° 11′ N, 151° 42′ E. L'Oite récupère 523 survivants, dont le capitaine Matsuda et fait route vers Truk.
L'Agano est retiré des listes de la marine le .
Lorsque l'Oite arrive sur l'atoll, l'opération Hailstone débute. Il est coulé à son tour par des torpilles lancées de Grumman TBF Avenger. Le destroyer coule en quelques minutes à l'entrée nord de l'atoll, emportant la totalité de son équipage. Seuls 20 hommes survivent au naufrage. Les 523 membres d'équipage de l'Agano secourus la journée précédente ont été tués.
Marine impériale japonaise
Japon
