冯·德·坦恩号作为第一侦察集群的成员，参加了一战中规模最大的日德兰海战。在希佩尔阵中，它位居五艘战列巡洋舰的最末。1916年5月31日，在欧洲中部时间16:00前不久，第一侦察集群遭遇了由贝蒂率领的英国第1战列巡洋分舰队。德国舰只率先开火，射程约为。在16:49，冯·德·坦恩号朝打响了第一炮。在随后十四分钟的持续炮击中，冯·德·坦恩号射出的52枚重炮有5枚取得命中，其中一枚导致不倦号发生爆炸并沉没。位于不倦号正前方的战列巡洋舰舰上的一位观测员后来评论称，他看到“不倦号被冯·德·坦恩号射出的两枚炮弹击中，其中一枚落在前炮塔。两者似乎都在撞击后爆炸。间隔大约30秒后，舰只被炸毁了。一片片火焰伴随着浓烟将它完全遮盖”。