„Андреа Дория“ е готов за служба на 15 юли 1940 г. На 26 октомври 1940 г. е зачислен в състава на 5-а дивизия линкори. От 9 февруари до 10 февруари 1941 г. той е привлечен към издирванията на британското съединение „Ейч“, които завършват безрезултатно. Той се намира в готовност за тръгване от Таранто, когато се разгаря сражението при нос Матапан, обаче поради ниската си скорост на хода линкорът не пристига навреме там. От 13 декември до 19 декември „Андреа Дория“ участва в операции по прикритие на северноафриканския конвой по време на боевете в залива Сирт, вечерта на 17 декември, но поради голямата дистанция не открива огън. Впоследствие, поради дефицита на гориво, кораба престава да излиза в открито море. В средата на 1942 г. е изваден в резерв и частично е разкомплектован, но в началото на юни на следващата година се връща в състава на флота (корабът след ремонта става флагман на 5-а дивизия).