ivastopol limanlarını topa tuttu.

6 Kasım 1914 tarihinde "Berk-i Satvet" ile yola çıkan "Yavuz" zırhlı savaş gemisi, Zonguldak'ın Rus donanması tarafından topa tutulması üzerine bölgeye geldi ve İstanbul açıklarında demirledi. İstanbul'un bir deniz saldırısına uğramasından endişe ediliyordu. Üç Osmanlı birliği, deniz yoluyla Trabzon'a götürüldü ve "Midilli"nin de aralarında bulunduğu birlik bu gemileri korudu. Birlikler başarıyla Trabzon'a ulaştıktan sonra "Midilli", 9 Kasım'da Poti'yi bombaladı ve "Hamidiye" ile İstanbul'a geri döndü. Rus Karadeniz Donanması, beş zırhlı, iki kruvazör ve on iki torpidobot ile 17 Kasım'da Trabzon limanına taarruz etti. "Yavuz" ve "Midilli", Rus donanmasını yakalamak üzere aynı gün Karadeniz'e açıldı. Ertesi gün, Balaklava açıklarında Rus donanmasına yetişildi. Sisli bir havada muharebe başladı, beş Rus gemisi "Yavuz" kruvazörünü hedef aldı ve "Yavuz" ağır hasar alarak çatışmadan geri çekildi. Fakat Rus amirallik gemisi "Evstafi" de ağır hasar aldı; 33 ölü ve 35 kayıp verdi. Amiral Souchon, "Hamidiye" kruvazörüne Batum'un bombalanmasını emretti ve emir yerine getirildi. 5 Aralık'ta Rize'ye takviye birlik ve teçhizat götüren dört nakliye gemisini korumak üzere "Midilli" görevlendirildi. "Yavuz", "Berk-i Satvet" ve "Peyk-i Şevket" savaş gemileri ise uzaktan takip etmekte idi, Enver Paşa da "Yavuz" muharebe kruvazöründe bulunuyordu. Birlikler Rize'ye ulaştırıldıktan sonra, 10 Aralık'ta Batum bombalandı. Bu bombardıman, daha çok bir gövde gösterisi niteliğindeydi. 26 Aralık'ta İstanbul boğazı önlerinde iki mayına çarpan "Yavuz", ağır hasar aldı. Gemi 2000 ton su aldı, su çekimi bir metre arttı ancak yüzmeye devam edebildi. Onarım için gerekli personel ve teçhizat Osmanlı Devleti'nde bulunmuyordu, Almanya'dan getirtilen deneyimli personel ve teçhizat ile süratli çalışmalar yapıldı, onarım çalışmaları 1 Mayıs 1915 tarihinde bitirilebildi. Bu süreçte, Osmanlı Devleti'nin Karadeniz ulaşımı güvenliği sarsıldı. "Yavuz" muharebe kruvazörünün yara aldığına dair söylentiler çıktı, bu söylentilerin asılsız olduğunu göstermek üzere 13 Ocak'ta "Yavuz" Karadeniz'e açıldı ve nakliye gemilerinin güvenliğini sağladı. Bu görevde Rus gemileri ile çatışmaya girmedi, 16 Ocak 1915 tarihinde geri döndü. Osmanlı orduları, Kafkas cephesinde yenilgiye uğradı. Başkomutanlık, deniz yolu ile takviye istedi, fakat "Yavuz"'un onarımda olması sebebiyle deniz ulaşımı oldukça tehlikeli idi, Amiral Souchon bu durumu belirtti ve deniz yolu ile takviyeden vazgeçildi. 27 Ocak'ta iki Rus savaş gemisi, "Hamidiye" kruvazörünü takibe aldı. Onarımı henüz bitmemiş "Yavuz", yeniden denize açıldı ve "Hamidiye" olası bir saldırıdan kurtuldu. 7 Şubat'ta "Yavuz" tekrar Karadeniz'e açıldı. Osmanlı istihbaratı, Odessa'da yirmiye yakın nakliye-ticaret gemisinin bulunduğunu bildirdi. Başkomutanlık, bu gemileri imha etmek üzere "Hamidiye" ile "Mecidiye" kruvazörlerini ve dört diğer muhribi görevlendirdi. "Yavuz" ve "Midilli" ise Sivastopol'a taarruz edecekti. 1 Nisan 1915 tarihinde filo denize açıldı. 3 Nisan günü saat 06.40'ta Odessa önlerine gelen "Mecidiye", bir mayına çarptı ve denize oturdu. Rusların eline geçmemesi için gemi tahrip edildi, saldırı iptal edildi. 26 personelini kaybeden filo, İstanbul'a geri dönmek zorunda kaldı. Aynı gün, geri dönüş yolunda Rus "Vostochnaia" ve "Swesta" ticaret gemileri batırıldı. Ardından, saat 11.10'da "Yavuz" ile "Midilli", bir kruvazörlük ve sekiz muhriplik bir Rus filosu ile karşılaştı. Kısa süreli muharebe yaşandı, Osmanlı tarafı herhangi bir isabet almadı ama bir Rus muhribi üç isabet alarak safdışı bırakıldı. Ardından iki taraf ateşi kesti ve muharebe sona erdi, 4 Nisan'da tüm Osmanlı gemileri İstanbul'a geri döndü. 2 Mayıs'ta Rus filosunun İstanbul önlerinde olduğu tespit edildi, 6 Mayıs'ta "Yavuz", "Midilli" ve "Hamidiye" sefere çıktı ancak Rus gemileri bulunamadı, 8 Mayıs'ta geri dönüldü. 9 Mayıs'ta Rus donanması, Karadeniz Ereğli'sine taarruz etti ve çıkarma girişiminde bulundu. "Yavuz" alarma geçti ve bölgeye yetişti, Rus donanmasını uzaklaştırdı. Bir gün boyunca bölgede nöbet bekleyen "Yavuz", envanterinde muhriplerin ve mayın tarama gemilerinin bulunduğu bir Rus filosunun İstanbul Boğazına yol aldığını öğrendi. 10 Mayıs'ta yapılan muharebe sonucunda "Yavuz"un bir adet 150 mm'lik topu ve bir adet torpidosu ağır hasara uğradı, burun kısmına iki adet güçsüz darbe aldı. "Evstafi", üç isabet ile ağır hasar aldı. Muharebenin ardından "Yavuz", saat 13.25'te İstanbul'a geri döndü.

18 Temmuz 1915 tarihinde "Midilli", mayına çarptı. Karadeniz ulaşımının güvenliği için ilk önce "Hamidiye" görevlendirildi, fakat Rus donanmasına karşı zayıf kaldığından dolayı bu göreve "Yavuz" getirildi. Bu görevde "Yavuz", 1915 yılının sonuna kadar sekiz defa Karadeniz'e çıktı. Fakat Rus donanması, özellikle kömür nakliyatını engellemekte idi. Osmanlı Devleti, bu sebeple çok sayıda kömür taşıyan gemisini kaybetti. 6 Eylül 1915 tarihinde Bulgaristan Krallığı, İttifak Devletleri yanında savaşa girdi. Rus donanmasının Varna'ya çıkarma yapmasını önlemek üzere 13 Ekim'de Köstence ile Varna önlerinde "Yavuz" muharebe kruvazörü görev yaptı. 1916 yılında "İmperatritsa Mariya", denize indirildi ve Rus donanmasına katıldı. İstanbul Boğazını herhangi bir deniz saldırısına karşı korumak için boğaz tahkimatları güçlendirildi. Rus donanması, Karadeniz nakliyatını durdurmak için 28 Ağustos'ta mayınlama çalışmalarına başladı ve 30 Eylül'e kadar 1656 adet mayın bırakıldı. Osmanlı Donanması, bu mayınların çeyreği kadarını etkisiz hale getirmeyi başardı. 7 Ocak'ta kömür taşıyan "Karmen" isimli gemi, Rus donanması tarafından batırıldı. Harekete geçen "Yavuz", 8 Ocak saat 08.23'te Rusların iki muhribi ve "İmperatritsa Mariya" zırhlı savaş gemisi ile karşılaştı. Saat 09.40'ta muharebe başladı; "Yavuz" geri çekildi. Bundan sonra aylarca limanda bekleyen "Yavuz", 3 Temmuz 1916 tarihinde tekrar denize açıldı ve 4 Temmuz günü Tuapse'yi topa tuttu. Limana ve petrol tesislerine zarar verildi, iki adet nakliye gemisiyle beraber birçok küçük gemi batırıldı. 1917 yılında, Rusya'da devrim oldu ve 17 Aralık 1917 tarihinde ateşkes imzalandı. Böylece Karadeniz'de Rus donanması ile olan savaş sona erdi, mayınların temizlenmesine başlandı.

9 - 10 Ağustos 1917 tarihlerinde İmroz'dan kalkan Britanya uçakları, İstinye önlerinde olan "Yavuz"a taarruz etti. "Yavuz", herhangi bir hasar almadı fakat "Yadigar-ı Millet" muhribi battı. Bundan sonra İstinye'ye uçaksavar topları yerleştirildi ve muhabere imkânı geliştirildi, Çanakkale'den gelen ihbar ile artık İstanbul her an hava saldırılarına karşı hazırlanabiliyordu. Amiral Souchon, Alman Açık Deniz Donanmasının 4. Kruvazör Filosu komutanlığına getirildi ve 4 Eylül günü görevini Rebeur von Paschwitz'e devretti. 15 Ekim'de Alman İmparatoru II. Wilhelm, "Yavuz" zırhlısı ile İstanbul'a gelerek Osmanlı Devleti'ni ziyaret etti. 1918 yılına gelindiğinde, Karadeniz'deki savaş sona ermişti ve "Yavuz" ile "Midilli" savaş gemileri limanda beklemekte idi. Bu arada, Çanakkale Savaşı'nda yenilmiş İtilaf kuvvetleri, İmroz adasını bir üs olarak kullanmakta idi ve Paschwitz, adaya taarruz ederek İtilaf gemilerini batırmayı planladı. Paschwitz, Cemal Paşa ile Enver Paşa'ya açıkladığı planında hedeflerinin İtilaf kuvvetlerini ağır bir yenilgiye uğratmak, ablukayı hafifletmek, Filistin Cephesine denizden yardım götürebilmek ve Osmanlı halkının moralini yükseltmek olduğunu söyledi. Cemal Paşa boğazdaki mayınlardan söz edince de mayınların nerede olduğunu bildiğini ve bu sebeple de herhangi bir tehlike teşkil etmediğini söyledi. Planın diğer safhası ise, bir Alman denizaltısının Mondros Limanı önlerinde gizlice beklemesi idi, İmroz'a taarruz yapılınca Mondros'tan çıkıp yardıma gelen İtilaf gemileri bu denizaltı tarafından vurulacaktı. Plan onaylandı, Paschwitz, denizden taarruz yapılırken Çanakkale'den de hava desteği alınmasına karar verdi. Taarruza "Yavuz", "Midilli", "Muavenet-i Milliye", "Numune-i Hamiyet", "Samsun" ve "Basra" savaş gemileri katılacaktı. Bu arada Liman von Sanders, ele geçirilmiş bir Britanya haritasını Paschwitz'e ulaştırdı. Haritada, Britanya mayınlarının yerleri gösterilmekte idi. Paschwitz, planını bu haritaya göre düzenledi, fakat harita su çekimi düşük gemiler için çizilmişti. 20 Ocak 1918 tarihinde, "Yavuz" ile "Midilli" boğazdan çıktı. Saat 05.55'te ilk mayın infilakını yaşayan "Yavuz", Paschwitz'e hasarın tehlikesiz olduğunu bildirdi ve harekata devam etti. Saat 07.00'de iki gemi birbirinden ayrıldı, "Yavuz" Kefalo limanına; "Midilli" ise Kuzu limanına taarruz etti. İki taarruz da başarılı oldu; "Yavuz" limandaki telsiz istasyonunu etkisiz hale getirdi ve çok sayıda nakliye gemisini imha etti, "Midilli" ise HMS "M28" ile HMS "Lord Raglan" muhriplerini batırdı ve limandaki yapılara hasar verdi. HMS "Tigress" ve HMS "Lizard" muhripleri, uzaktan izlemekle yetindi. Britanya Osmanlı taarruzunu tüm gemilere bildirdi. "Midilli" kendisine yönelen topçu ateşini başarıyla püskürttü. Paschwitz, harekatın başarılı olduğunu öğrendi ve gemilerin Mondros'a yönelmesini emretti. "Yavuz" ile "Midilli" emre uydu, fakat tam mayın tarlasının sınırına geldiler. İki Britanya muhribi ve iki Britanya uçağı, gemileri takip etmeye başladı. "Midilli"nin uçaksavar sistemleri yoktu, bu sebeple Paschwitz, "Midilli"nin "Yavuz"un pruvasına geçmesini emretti. Emre uyan "Midilli", "Yavuz"un pruvasına geçerken mayına çarptı. Patlamanın etkisiyle "Midilli"nin çalışabilir halde tek motoru kaldı. Britanya muhripleri ve uçakları ile muharebe devam ederken, Osmanlı personeli suya baktıklarında etraflarının mayınlarla çevrili olduğunu gördü. "Midilli"ye yardım için yönelen "Yavuz" mayına çarptı; bu çarpılan ikinci mayın idi ve geminin cayrosu tamamen bozuldu. "Midilli", art arda mayınlara çarptı, şiddetli patlamalar sonucunda hareket kabiliyetini tamamen kaybetti. Albay von Hippel, geminin terk edilmesini emretti ve saat 09.07'de "Midilli" kıç üzerine dik vaziyette battı. Bu arada boğazdan yardım için gelen Osmanlı muhripleri zor dur