"Nassau" đã phục vụ tại Bắc Hải vào lúc mở màn Chiến tranh Thế giới thứ nhất trong thành phần Đội II thuộc Hải đội Thiết giáp I của Hạm đội Biển khơi Đức. Vào tháng 8 năm 1915, nó tham gia Trận chiến vịnh Riga, nơi nó đụng độ với thiết giáp hạm "Slava" của Nga. Sau khi quay trở lại Bắc Hải, "Nassau" và các tàu chị em tham gia Trận Jutland vào ngày 31 tháng 5–1 tháng 6 năm 1916, trong đó nó đã va chạm với tàu khu trục Anh "Spitfire". "Nassau" chịu đựng tổn thất tổng cộng 11 người thiệt mạng và 16 người khác bị thương trong trận chiến này.