祥凤号在竣工后就迅速编入了第一航空舰队第四航空战队，并在开战之初担任向南洋诸岛的战机运送工作。昭和 17 年（1942）2 月，祥凤号前往特鲁克群岛，并在 3 月前往拉包尔运送战机，4 月祥凤号回到了横须贺，在杜立特空袭东京时也曾一度奔驰到海面追击美军航母部队，不过当然是无功而返。5 月祥凤号移往南洋，参加了即将爆发的莫尔斯比港攻略战。

在莫尔斯比港攻略战的序列中，祥凤号属于五藤存知少将所率领的掩护部队，该部队包含了重巡洋舰“青叶”号，“加古”号，“衣笠”号，“古鹰”号和驱逐舰“涟”号，其任务为在莫尔斯比港外进行警戒任务，保护船团顺利开进莫尔斯比港执行登陆作战。

1942 年 5 月 6 日，珊瑚海大战爆发，日军机动部队率先击沉了被误认为是美军航母的油船和一艘驱逐舰。当天虽然有一架从莫尔斯比港起飞的美军 B-17 轰炸机发现了五藤的舰队，并作了一次攻击，但是没有造成什么损伤。5 月 7 日上午 8 时 15 分，美军侦察机发现了五藤舰队，并误认其为日军主力机动部队，随即派出总数达 93 架的战机进行攻击，11 时左右，这批战机杀到祥凤号上空，当时祥凤号的几架战机正在替整个舰队以及运输船队护航，当空中警戒发现美军战机杀到时，祥凤号立刻转向逆风，企图让甲板上还未升空的战斗机紧急升空拦截敌机，但是已经太晚了。美国战 机发动了猛烈的攻击，将原本预计投射在两艘正规日本大型航母的弹药倾泄在这艘可怜的轻型航母上，不久祥凤号就成为一团废铁沉入海底，在沉没前总共命中了 13 枚炸弹以及 7 枚鱼雷，随舰战死官兵约 700 人。