Sáng ngày 8 tháng 4 năm 1940, Glowworm đang trên đường quay trở lại gặp gỡ nhóm của Renown khi nó đụng độ các tàu khu trục Đức  Z18 Hans Lüdemann và Z11 Bernd von Arnim trong sương mù nặng trước 08 giờ 00. Các tàu khu trục này nằm trong thành phần một phân hạm đội Đức do tàu tuần dương hạng nặng Admiral Hipper dẫn đầu đang trên đường đổ bộ binh lính xuống Trondheim như một phần của Chiến dịch Weserübung, cuộc xâm chiếm Na Uy của Đức Quốc xã. Glowworm đã nổ súng, và các con tàu Đức tìm cách rút lui khỏi trận chiến đồng thời phát tín hiệu cầu cứu. Yêu cầu này được Admiral Hipper đáp ứng không lâu sau đó, vốn nhìn thấy Glowworm lúc 09 giờ 50 phút. Admiral Hipper thoạt tiên gặp khó khăn trong việc phân biệt Glowworm và von Arnim, nhưng đã khai hỏa tám phút sau đó ở khoảng cách 8.400 mét (9.200 yd) bằng dàn pháo chính 20,3 xentimét (8,0 in). Glowworm bị bắn trúng ở loạt đạn pháo thứ tư; nó bắt đầu tạo ra một làn khói và tìm cách ẩn nấp trong làn khói để né tránh, nhưng dàn pháo chính của chiếc tàu tuần dương được điều khiển bằng radar đã không bị ảnh hưởng bởi khói. Khi chiếc tàu khu trục ló ra khỏi làn khói, khoảng cách giữa chúng đã đủ gần nên dàn pháo hạng hai 10,5 xentimét (4,1 in) cũng bắt đầu nổ súng. Phòng vô tuyến, cầu tàu và tháp pháo 4,7 inch (120 mm) phía trước của Glowworm đều bị phá hủy; nó còn bị bắn trúng phòng động cơ, phòng hạm trưởng và cuối cùng là cột ăn-ten, gây chập điện khiến còi tàu kêu vang liên tục.Lúc 10 giờ 10 phút, hạm trưởng của Glowworm, Thiếu tá Hải quân Gerard Broadmead Roope, cho bắn năm quả ngư lôi từ một dàn phóng ở khoảng cách 800 mét (870 yd), nhưng tất cả đều trượt, vì hạm trưởng của Admiral Hipper, Đại tá Hải quân Hellmuth Heye, đã cố giữ cho chiếc tàu tuần dương hướng mũi về phía đối thủ trong suốt trận chiến để giảm thiểu nguy cơ bị tấn công bằng ngư lôi. Chiếc tàu khu trục quay lại ẩn nấp trong làn khói của nó tìm cách kéo dài thời gian để tiếp tục phóng ngư lôi, nhưng Hipper đã bám sát theo tìm cách kết liễu nó trước khi đối thủ phóng hết số ngư lôi còn lại. Hai con tàu đã rất gần khi Hipper ló ra khỏi làn khói, và Haye ra lệnh bẻ lái gắt sang mạn phải để giảm khoảng cách và để húc vào đối thủ. Bánh lái của Hipper đáp ứng chậm, và Glowworm đã húc vào phần mũi chiếc tàu tuần dương ngay phía sau dây neo. Vụ va chạm đã khiến mũi tàu của Glowworm vỡ ra, phần còn lại va dọc theo mạn Hipper, làm thủng nhiều lỗ nhỏ và phá hủy dàn phóng ngư lôi phía trước bên mạn phải. Một thủy thủ Đức bị rơi xuống nước do vụ va chạm. Hipper bị ngập khoảng 500 tấn (490 tấn Anh) nước trước khi các chỗ rò rỉ được bịt kín, nhưng không bị hư hại nặng. Glowworm bốc cháy khi nó trôi dạt sau khi tách ra, và các nồi hơi của nó phát nổ lúc 10 giờ 24 phút; nó chìm ở tọa độ 64°27′B 6°28′Đ, và mang theo 109 trong tổng số thành viên thủy thủ đoàn.Admiral Hipper lượn vòng để tìm người thủy thủ của mình cùng những người sống sót của Glowworm. Không tìm thấy người thủy thủ Đức, nhưng có 40 thủy thủ Anh được cứu vớt, cho dù sau đó có ít nhất sáu người qua đời do vết thương quá nặng. Trung úy Hải quân Ramsay, sĩ quan cao cấp nhất còn sống sót, khai với những người cứu vớt mình rằng cả phòng lái lẫn nơi vận hành bánh lái khẩn cấp đều không còn người khi hai con tàu va chạm, do đó việc chiếc tàu khu trục quay mũi nhắm vào Hipper có thể chỉ là do tình cờ. Tài liệu của Đức ghi nhận chỉ có bốn ngư lôi của Glowworm được phóng, nhưng phía Anh cho rằng cả tám ngư lôi đã được phóng đi. Điều này được xác nhận bởi ảnh chụp được sau khi va chạm cho thấy tất cả các ống phóng ngư lôi đều trống rỗng.Sĩ quan chỉ huy của Glowworm, Thiếu tá Roope, tử trận do rơi xuống nước khi không còn có thể bám vào dây trong lúc được kéo lên bên mạn chiếc tàu tuần dương; ông được truy tặng Huân chương Chữ thập Victoria, trở thành người đầu tiên được trao tặng huân chương này trong Thế Chiến II. Điều này được thực hiện một phần là do đề nghị của Đại tá Heye, vốn đã gửi đến cấp thẩm quyền Anh qua trung gian Hội Chữ thập đỏ, chứng thực hành động dũng cảm của Thiếu tá Roope khi đối đầu với một tàu chiến đối phương vượt trội trong chiến đấu. Trung úy Ramsay cũng được tặng thưởng Huân chương Phục vụ Dũng cảm (DSO). Cả hai phần thưởng này chỉ được trao tặng sau khi chiến tranh kết thúc.