Cả "North Carolina" lẫn "Washington" đều được sử dụng rộng rãi trong Chiến tranh Thế giới thứ hai trong nhiều vai trò khác nhau, chủ yếu là tại Mặt trận Thái Bình Dương, nơi chúng hộ tống các lực lượng đặc nhiệm tàu sân bay nhanh và bắn pháo bờ biển. "North Carolina" đã bắn rơi 7-14 máy bay Nhật trong Trận chiến Đông Solomons, và sau đó chịu đựng một quả ngư lôi bắn trúng từ một tàu ngầm Nhật. Trong một cuộc đụng độ ban đêm mãnh liệt trong khuôn khổ trận hải chiến Guadalcanal, dàn pháo chính được radar dẫn hướng của "Washington" đã làm hỏng nặng thiết giáp hạm Nhật "Kirishima", và nó bị đánh đắm vào ngày hôm sau. Vào tháng 2 năm 1943, "Washington" bị hỏng nặng mũi tàu do va chạm với thiết giáp hạm "Indiana". Sau khi được sửa chữa, "Washington" hợp cùng con tàu chị em tham gia trận chiến biển Philippine. Sau khi chiến tranh kết thúc, cả hai chiếc đều tham gia Chiến dịch Magic Carpet để hồi hương binh lính Mỹ đang phục vụ tại nước ngoài. Cả hai chiếc trong lớp đều bị bỏ không trong thành phần hạm đội dự bị cho đến đầu những năm 1960, khi "North Carolina" được bán cho tiểu bang nhà như một tàu bảo tàng, và "Washington" được bán để tháo dỡ.