Karlsruhe deltog i det tyska angreppet på Norge under Operation Weserübung som ledarfartyg i stridsgrupp 4. Fartyget fick i uppdrag att transportera soldater och säkra den tyska passagen över Skagerrak på natten och tidigt på morgonen den 9 april 1940. Karlsruhe kom i strid med kanonbatterierna på Odderøya fort, vid ingången till hamnstaden Kristiansand. Kryssaren vände sig för att sätta skeppet i full bredd. Artilleriduellen varade i ungefär två timmar innan kraftig dimma åter täckte hamnen och tvingade båda sidor att upphöra med eld. Tre gånger försökte de tyska styrkorna tränga in i Kristiansandfjorden och sätta trupper i land, men valde att återvända på grund av kraftig beskjutning de första två gångerna. Under striden kom det civila tyska lastfartyget &lt;a href="M/S%20Seattle"&gt;M/S Seattle&lt;/a&gt; in i skjutområdet. Detta fartyg fattade eld och senare sjönk. Det tredje attackförsöket lyckades. Detta berodde troligen på att en tysk signalflagga var förväxlad av norrmännen med den franska nationella flaggan. När missförståndet upptäcktes var den tyska attackstyrkan redan inne i hamnen.