McVay doprowadził okręt bezpiecznie do Kalifornii na remont w stoczni Mare Island Naval Shipyard.
Zatonięcie Indianapolis Latem 1945 roku „Indianapolis” otrzymał ściśle tajne zadanie przewiezienia na wyspę Tinian komponentów nuklearnych do użycia w bombach atomowych, które miały zostać zrzucone na japońskie miasta Hiroszimę i Nagasaki. Po dostarczeniu sekretnego ładunku okręt skierował się ku wybrzeżom Filipin, gdzie miał kontynuować operacje bojowe.
Tuż po północy 30 lipca 1945 roku krążownik został zaatakowany przez japoński okręt podwodny I-58. Dowódca, komandor Mochitsura Hashimoto, kazał wystrzelić sześć torped, z których dwie trafiły „Indianapolis”: pierwsza urwała około 12 m dziobu okrętu, druga trafiła w śródokręcie na wysokości pomostu. „Indianapolis” natychmiast położył się na burcie, a po dwunastu minutach przewrócił do góry dnem i zatonął.
Spóźniony ratunek mały|290px|Uratowani marynarze „Indianapolis” na Guam Około 300 marynarzy poszło na dno razem z okrętem. Reszta załogi, ponad 880 ludzi, znalazła się w wodzie − bez łodzi ratunkowych, jedynie w nadmuchiwanych kamizelkach − oczekując na ratunek, który miał przyjść cztery dni (100 godzin) później.