November 1939
Bei Kriegsausbruch befand sich die „KARLSRUHE" außer Dienst. Sie wurde auf der Kriegsmarinewerft Wilhelmshaven grundüberholt und teilweise umgebaut. Wieder in Dienst gestellt wurde der Kreuzer am 13. November 1939.

April 1940
Zur Norwegenunternehmung trat die „KARLSRUHE" zur Kriegsschiffgruppe 4, vorgesehen für die Besetzung von Kristiansand-Süd und Arendal. Der Kommandant der „KARLSRUHE" war Führer dieser Unternehmung. Zur Gruppe 4 gehörten außer der „KARLSRUHE" noch die Torpedoboote „LUCHS", „SEEADLER" und „GREIF", die 2. Schnellbootsflottille und das Schnellbootsbegleitschiff „TSINGTAU". An Heerestruppen hatte die Gruppe 4 rund 1100 Mann an Bord, auch befand sich an Bord der „KARLSRUHE" der als Admiral Südnorwegen vorgesehene Konteradmiral Schenk.

9. April 1940
Die Besetzung Kristiansands ging nicht planmäßig und reibungslos vonstatten. Erst am Nachmittag konnte der Ort besetzt und die Truppen ausgeschifft werden. Nachts Angriff des britischen Unterseebootes „TRUANT" (Lt. Commander C. H. Hutchinson) auf die „KARLSRUHE". Torpedotreffer in den Abteilungen V und Vl. Beide Maschinen, die E-Anlage und das Ruder fielen aus, das Schiff sackte langsam ab. Die Besatzung wurde von den Torpedobooten übernommen und dann auf Befehl des Kommandanten die KARLSRUHE" durch zwei Torpedos des Torpedobootes „ „GREIF" versenkt. Untergang 9. 4. 1940, 22.50 Uhr. (Bei Bekanntgabe des Verlustes des Schiffes sprach das OKW zunächst irrtümlich von einem Verlust durch eine Minensperre).