Крейсер залишався поблизу Австралії до середини 1940 року, коли він був відряджений для виконання бойових завдань у східну Атлантику, зокрема брав участь у полюванні на німецькі кораблі та залучався до операції «Менейс». 23-28 серпня 1940 року корабель разом з крейсером «Норфолк» здійснив вилазку з Скапа-Флоу до узбережжя Норвегії з метою нанесення удару по каботажному судноплавству супротивника. Полювання на німецькі рибальські судна не вдалося, хоча крейсери дійшли до широти о. Ведмежий, а наліт корабельної авіації на Тромсе не відбувся через погану погоду. Протягом 1941 року «Австралія» діяла у внутрішніх водах та водах Індійського океану, але на початку 1942 року крейсер був переназначений як флагман ескадри ANZAC. Як частина цієї сили (яка згодом була перейменована в оперативну групу 44, а потім в оперативну групу 74), «Австралія» діяла на підтримку морських та десантних операцій ВМС США по всій Південно-Східній Азії до початку 1945 року. Корабель брав безпосередню участь у боях у Кораловому морі та на острові Саво, підтримував десанти на Гуадалканалі та бився в затоці Лейте, а також проводив численні акції під час кампанії на Новій Гвінеї.