Vào cuối những năm 1930, Kikuzuki tham gia các hoạt động trong cuộc Chiến tranh Trung-Nhật, hỗ trợ những cuộc đổ bộ lực lượng Nhật Bản lên khu vực Trung và Nam Trung Quốc và tham gia xâm chiếm Đông Dương.

Vào lúc xảy ra cuộc tấn công Trân Châu Cảng, Nagatsuki nằm trong thành phần Hải đội Khu trục 23 thuộc Phân hạm đội tàu sân bay 2 của Hạm đội 1 Hải quân Đế quốc Nhật Bản, và được bố trí từ Hahajima thuộc quần đảo Bonin trong thành phần của lực lượng Nhật Bản tham gia vào việc chiếm đóng Guam. Nó đi đến Truk vào đầu tháng 1 năm 1942, tham gia lực lượng tấn công lên Kavieng, New Ireland vào ngày 23 tháng 1, rồi quay trở lại Truk một tháng sau đó.[6] Trong tháng 3, Kikuzuki đã hỗ trợ vào việc đổ bộ lực lượng Nhật Bản lên khu vực phía Bắc quần đảo Solomon, Lae và quần đảo Admiralty.[7] Nó được điều về Hạm đội 4 Hải quân Đế quốc Nhật Bản vào ngày 10 tháng 4.

Trong trận tấn công Tulagi vào các ngày 3-4 tháng 5 năm 1942, Kikuzuki trúng phải ngư lôi của máy bay Hải quân Mỹ xuất phát từ tàu sân bay Yorktown trong cảng Tulagi, làm thiệt mạng 12 người và làm bị thương 22 người khác. Chiếc tàu sân tàu ngầm Toshi Maru số 3 đã kéo nó vào bãi biển trên đảo Gatuvu và cứu vớt những người sống sót. Kikuzuki trôi trở ra biển vào đỉnh thủy triều tiếp theo sau và bị đắm tại tọa độ 09°07′N 160°12′Đ / 9,117°N 160,2°Đ / -9.117; 160.200Tọa độ: 09°07′N 160°12′Đ / 9,117°N 160,2°Đ / -9.117; 160.200.[5]

Kikuzuki được rút khỏi danh sách Đăng bạ Hải quân vào ngày 25 tháng 5 năm 1942.[8] Sau khi lực lượng Mỹ chiếm được Tulagi, chiếc tàu sửa chữa USS Prometheus đã trục vớt xác tàu đắm, hy vọng thu được những thông tin tình báo hữu ích.