Visto che si trovava in cantiere, non prese parte alle prime missioni della Marina tedesca allo scoppio della seconda guerra mondiale. Nell'aprile del 1940, prese invece parte all'Operazione Weserübung, l'invasione tedesca di Danimarca e Norvegia, come nave ammiraglia del "Marinegruppe 4" incaricato di occupare il porto norvegese di Kristiansand. All'alba del 9 aprile 1940, il "Marinegruppe 4" arrivò in vista del fiordo di Kristiansand, ma la fitta nebbia impedì alle navi tedesche di entrarvi fino alle 6:20; con in testa la "Karlsruhe", le navi tedesche si diressero verso il porto, ma i cannoni norvegesi da 210 mm appostati sull'isola di Odderøy aprirono il fuoco, costringendole a ritirarsi per evitare di essere colpite. Verso le 9:00, un'incursione aerea mise fuori combattimento le batterie costiere norvegesi, e la squadra tedesca poté così completare la missione senza ulteriori problemi.