939年9月爆发时，该舰正在进行现代化改造，因此直至1940年4月才参加了入侵挪威的威悉演习行动。它搭载着地面部队在克里斯蒂安桑登陆，却在启程返回德国时遭到英国潜艇的袭击；共有两枚鱼雷命中该舰，造成严重损伤。由于无力返回港口，卡尔斯鲁厄号被其中一艘护航鱼雷艇凿沉。
设计.卡尔斯鲁厄号的全长为，有的和最多的吃水深度。它满载时的作战排水量可高达。舰只的推进系统由四台蒸汽轮机和一对10缸四冲程柴油机组成。涡轮机的蒸汽则由六台船用式双头燃油锅炉供应。这些动力装置的额定功率为、最高速度为，并