"Gneisenau" dan "Scharnhorst" beroperasi bersama-sama untuk sebahagian besar awal Perang Dunia II, termasuk ditugaskan ke Atlantik untuk menyerang kapal-kapal dagang British. Semasa operasi pertama mereka, kedua-dua kapal menenggelamkan kruiser bantuan British dalam satu pertempuran singkat. "Gneisenau" dan "Scharnhorst" terlibat dalam Operasi "Weserübung", iaitu pencerobohan Jerman ke atas Norway. Semasa operasi diluar Norway, kedua-dua kapal bertarung dengan kruiser tempur dan menenggelamkan kapal pengangkut pesawat . "Gneisenau" telah mengalami kerosakkan dalam pertembungan dengan "Renown" dan kemudian ditorpedo oleh sebuah kapal selam British, , luar Norway. Selepas kejayaan serangan di Atlantik pada tahun 1941, "Gneisenau" dan kapal kembarnya berlabuh di Brest, Perancis. Kedua-dua kapal tempur ini menjadi sasaran pengeboman berulang-kali oleh RAF; "Gneisenau" telah dibom beberapa kali semasa serangan itu, namun ia akhirnya diperbaiki.