高次元世界からの帰還後、第65護衛隊の編制にあたり、ヤマトは三度目の改装を施された。
第65護衛隊にはイスカンダル星表敬訪問が予定されており、改装は銀河間航海艦隊の旗艦を想定したものとなった。長期航海の実績を基に超光速航行時における推進装置ならびに船体形状の最適化が行われ、支援船を搭載可能とするべく艦載機格納庫には大規模な改装が施された。これにともなって大型艦載機発着口が後部左右舷側に設けられている。
また、ガトランティス戦役での戦闘経験から上部構造物基部周辺には対空間防御力の強化が施され、波動砲射撃性能の向上のため砲口の改良などが行われた。

• 全長 ： 333m
• 主機 ： 次元波動エンジン×1
• 補機 ： 艦本式コスモタービン改×8・2軸
• 艦載機・艦載艇 ： 
  • 零式52型空間艦上戦闘機〈コスモゼロ〉×1機
  • 1式空間戦闘攻撃機〈コスモタイガーⅡ〉×16機（＋予備機2機）
  • 100式空間戦闘攻撃機×2機
  • 空間汎用輸送機SC97〈コスモシーガルⅡ〉×2機
• 武装 ： 
  • 次元波動爆縮放射機（通称：波動砲）×1
  • 48サンチ三連装陽電子衝撃砲塔×3
  • 20サンチ三連装陽電子衝撃砲塔×2
  • 魚雷発射管×12
  • 8連装ミサイル発射塔×1 他多数