由于是在一战后期入役，卡尔斯鲁厄号在战争期间的运用相对有限。它曾参与1917年8月与英国轻型部队的短暂冲突，但并未积极出战。同年10月，它还加入了被委派至阿尔比恩行动的大型特编部队，但在行动中同样没有执行重大任务。至战争最后的日子里，她本将参加整个公海舰队袭击英国大舰队的行动，但爆发的叛乱迫使该计划被取消。舰只在于战争结束后被扣押在斯卡帕湾，并于1919年6月21日在当地自沉。与沉没在那里的大多数舰只不同，卡尔斯鲁厄号的残骸从未进行打捞。