担任其职直到1939年9月23日。经过短期的服役后，沙恩霍斯特号于1939年中期进行改良，在舰尾装配了一个新式主桅，并且将流线型船首换成大西洋舰艏（Atlantic bow）来提昇它的适航性。但本级舰受限于原始设计的过低干舷，其船体耐波性能不佳。在之后与英国战斗巡洋舰声望号（Renown）的战斗中，沙恩霍斯特号的A砲塔被水灌入，往后的战斗中都无法发挥完整的性能。沙恩霍斯特号的装甲防护相当于一艘正规战舰，若非因为它装备的是口径较小的火砲，它将会被英军划分为战斗舰。而德国海军则将它与格奈森瑙号分类为战斗舰（