W swój ostatni rejs I-10 wyruszył 9 maja w kierunku wysp Marshalla. Jego celem było rozpoznanie swym wodnosamolotem amerykańskiej bazy Majuro, czego dokonał 12 czerwca. Samolot nie znalazł w kotwicowisku żadnych statków, i rozbił się przy próbie lądowania. 22 czerwca Nakijama dostał rozkaz przedarcia się do wyspy Saipan i ewakuacji z niej wiceadmirała Takagiego wraz ze sztabem Szóstej Floty. Pięć dni później I-10 wysłał swój ostatni raport. Najbardziej prawdopodobną wersją zatonięcia okrętu jest zatopienie go 4 lipca. Według niej o godzinie 17 Nakijama spróbował zaatakować zespół tankowców osłanianych przez lotniskowiec eskortowy USS Breton i niszczyciel USS Riddle. Został jednak wykryty przez ten ostatni i zaatakowany (nieskutecznie) bombami głębinowymi. O 18.22 do walki dołączył amerykański niszczyciel USS David W. Taylor, który zatopił okręt nieprzyjaciela. Inne źródłaZ. Orita: I-Boat Captain, za M. Kopacz: Działalność operacyjna ..., s. 34. podają jako przyczynę zatonięcia I-10 atak wrogiego samolotu.