重巡洋艦熊野號是重巡洋艦最上級的四號艦，如果細分的話也算是重巡鈴谷型的第二艘。在四艘最上級的三四號艦鈴谷號和本艦熊野號開工的時候，發生了震驚全日本的友鶴事件，所以這兩艘正準備建造的重巡洋艦就得以重新修改建造圖，以改正復原性上的缺失。在完成前，又爆發了第四艦隊事件，所以這兩艘重巡又加強了船體強度。另外，鈴谷級的機關鍋爐配置也跟最上級有所不同。

　　重巡洋艦熊野號也跟他的姊妹艦一樣，是以輕巡洋艦的姿態竣工，而在進入無條約時代後，就換裝了20.3公分的連裝炮塔，成為名符其實的重巡洋艦。但是，事實上原本採用的15.5公分三連裝炮塔是一款十分優秀的砲塔，長度達六十倍徑，超過各國慣用的15.5公分艦炮許多，雖然在穿甲力上略輸20.3公分炮一截，但是也不會相差太多，在兩萬米時，這種15.5公分60倍徑炮的貫穿力是100mm裝甲板，而20.3公分炮的貫穿力則是125mm。在射速上，這門炮的威力就得以展現，以改裝後的最上級裝備10門20.3公分來算，每分鐘能擊發30發砲彈，但是如果像原來裝備15.5公分炮15門，每分鐘則能擊發75發砲彈。加上砲彈散佈性能和操作性能都十分優秀，讓許多炮術關係者在本級艦換裝20.3公分炮時都感到十分可惜。

　　熊野號在太平洋戰爭開戰之初，與其他三艘姊妹艦編成巡洋艦第七戰隊，隸屬於小澤治三郎中將的南遣艦隊。戰爭初期他隨著南遣艦隊支援了南洋的大小攻略作戰，如馬來登陸戰、巨港攻略戰、爪哇攻略戰、北蘇門達臘攻略戰等。昭和十七年(1942)3月5日，熊野號進入新加坡整備，並在3月9日隨艦隊出擊，支援安達曼群島攻略戰，並在隨後進入孟加拉灣進行通商破壞戰，擊沉商船多隻，在這個時候日本海軍的機動部隊也進入印度洋，獲得了光輝的戰果。

　　在印度洋作戰之後，熊野號回到本土進行整修，並在5月4日完成，隨即準備參加對於中途島的攻略作戰。在中途島海戰中，熊野號隸屬於近藤信竹中將的攻略部隊，並擔任其中支援部隊栗田健男少將的旗艦，統領其他三艘姊妹艦支援作戰。在四艘日本航艦慘遭擊沉後，栗田本來受山本長官之命，於夜間接近中途島並砲轟之，但卻半途收回，沒想到在這時候旗艦熊野號突然發現美軍潛艦，一時陣勢大亂，發生了悲慘的碰撞事件，最上號與三隈號相撞，損失嚴重。栗田少將只好留這兩艘受傷的重巡，自己率領熊野號向西方遁去。結果第二天三隈號被美機擊沉，最上號也受到攻擊，幾乎變成廢艦。

　　1942年8月，熊野號在回國整備後又再度出擊，這次他被編排在新成立以航艦為主的第三艦隊中，跟姊妹艦鈴谷號一起編成第七戰隊，擔任空母的護衛任務。8月24日，他隨艦隊參加了第二次所羅門海戰(美方稱東所羅門海戰)，雖然在航艦戰鬥上日軍並未獲得什麼戰果，而且還損失輕航艦龍驤號，但是總算是把登陸部隊陸軍川口支隊的4500人送上了瓜達卡納爾島。之後，他也隨空母部隊參加了南太平洋海戰(美方稱聖塔克魯茲海戰)，但是這次第七戰隊被拆散，熊野號被派作航艦的近衛艦，而鈴谷號則是與兩艘高速戰艦編組，擔任前衛工作。在這場作戰中日軍擊沉了美國航艦大黃蜂號並重創企業號，但是自己的戰機及飛行員卻受損嚴重。　

　　1942年底一直到1943年中，熊野號除了一度回航本土進行維修以外，都在西南太平洋地區執行護航及運送的任務。1943年7月20日，熊野號在從臘包爾往寇隆班加拉航行中遭受到美國魚雷機的攻擊，右舷後部中雷一枚，隨即返回臘包爾進行應急修理，然後經土魯克一路回到本土完成修理工作。9月4日，熊野號在吳工廠完成修理作業，隨即返回前線，在中太平洋一帶巡邏。12月26日，熊野號從土魯克島出發，準備替一批船團護航至卡比延，但在發現美軍戰機後即回航，直到31日才到達卡比延。接下來，熊野號多在土魯克─帛琉一帶進行訓練及巡邏，並在1944年2月進入新加坡的林加泊地，並一直待在那裡進行訓練。

　　1944年5月，熊野號隨艦隊從林加泊地出擊，在塔威塔威待機，並於6月19日參加了馬里雅那海戰。在這場海戰中，熊野號與姊妹艦鈴谷號、利根型重巡的利根號和筑摩號編成第七戰隊，在白石萬隆少將的率領下隸屬於栗田健男中將的第二艦隊，擔任航艦部隊的前衛任務，該艦隊亦包括了戰艦大和號以及武藏號，是一隻十分有力的艦隊。但是，有在強的水面艦艇，空中作戰一但失敗也只有急速逃離戰場的份，在小澤機動部隊攻擊隊慘遭全滅，只剩下空空的空母向西逃回後，熊野號也回到了日本本土。

　1944年7月，熊野號再度從日本本土啟航至林加泊地待機。10月18日，他從林加出擊，並在汶萊加入了前往雷伊太灣征討美軍的栗田艦隊，同屬於跟馬里雅那海戰中一樣編制的第七戰隊，並擔任旗艦，第七戰隊隸屬於鈴木義尾中將率領的第一遊擊部隊第二部隊，該部隊以戰艦金剛號等為主，與栗田直率、擁有戰艦大和號等的第一部隊一同穿過了菲律賓中部的西布雅海，在那裡他們遭受到美軍戰機猛烈的攻擊。但是熊野號在西布雅海戰中並未受傷，並隨艦隊參加了薩馬島海戰。10月25日，栗田艦隊在薩馬島附近突然發現美國航艦，隨即全速追擊，但是在美軍驅逐艦拼死護衛以及空中敵機威脅始終無法消除的情形下，戰果與自身強大的兵力不成比例。在追擊戰中，熊野號艦首中了一枚敵軍驅逐艦施放的魚雷，造成艦首切斷的慘況。後來栗田艦隊突然回航，熊野號也只能拖著損失艦首的艦身，以12節的速度慢慢逃回。

　　在熊野號經過聖貝迪諾海峽時曾遭到敵機攻擊，在10月26日，經過民多羅島南方的時候又遭受美軍機攻擊，艦橋左舷下部和煙囪附近命中三枚炸彈，炸爛了他的煙囪，並讓他的速度又降到只有10節。在到達馬尼拉後，熊野號進行了輪機的應急修理，但是由於艦首遭切斷，航行阻力極大，他的速度也只提升到十五節。

　　1944年11月5日，熊野號在重巡洋艦青葉號及幾艘海防艦的陪伴下，護衛六艘商船從馬尼拉航行至高雄。6日，熊野號在行經菲律賓的聖塔克路茲(並非南太平洋的聖塔克魯茲，而是位於菲律賓的同名地名，北緯16度、東經120度左右)時遭受美軍潛艦的伏擊，一枚魚雷擊中已經希巴爛的艦首，造成第一炮塔以前完全切斷，一枚魚雷則是擊中了機關部，造成熊野號失去航行能力。身受重傷的熊野號只好由商船拖曳，在努力了二十個小時後進入了聖塔克路茲港，在港中經過艦員死命的修復，一度恢復了自力航行六節的速度。

　　但是，11月25日大批美機攻擊聖塔克路茲，熊野號遭受約三十架的美軍戰機集中攻擊，命中炸彈四枚、魚雷五枚，終於沉沒在港裡。從雷伊太海戰中第一次受到驅逐艦雷擊以來，熊野號總共承受了八枚魚雷、十枚炸彈，以十分痛苦的方式，滿身瘡痍的沉沒。