竣工後はカリブ海、ペルー沖や太平洋で訓練にあたった。開戦時、ペンサコーラは南太平洋で警戒任務に従事し、ソルトレイクシティは航空機の輸送を行った空母エンタープライズの護衛中で、真珠湾攻撃が通報されると捜索に協力したが発見することはできなかった。その後、ペンサコーラは南太平洋海戦に参加した後、ルンガ沖夜戦で日本海軍の攻撃で大破し、行動不能に陥ったが沈没は逃れ、島に寄り添って隠蔽された。修理の後、1943年11月には戦線復帰し、ギルバート諸島攻略に参加。ソルトレイクシティは東京空襲で空母ホーネット、補給船団護衛中の空母ワスプの護衛など緒戦は空母機動部隊の護衛に従事した後、サボ島沖海戦、アッツ島沖海戦などに参加し、アメリカ海軍水上戦闘（打撃）部隊の一員として重要な役割を担った。