Вошел в состав флота 15.1.1914.

После начала войны "Карлсруе" получил задание приступить к рейдерству в Южной Атлантике, но уже 6.8.1914 он был обнаружен британскими крейсерами контр-адмирала Крэдока "Суффолком" и "Бристолем". Устаревший броненосный крейсер "Суффолк" скоро отстал и в начавшейся перестрелке принял участие только "Бристоль". "Карлсруэ" в этот момент находился в очень невыгодном положении: запас топлива подходил к концу, оставалось 112 т угля и 31 т нефти. Но ему повезло, сделав по 80 выстрелов и не добившись попаданий, противники потеряли друг друга в наступивших сумерках.

Дальнейшим действиям германского крейсера способствовал ряд факторов. Лучшие легкие крейсера Британии находились в Северном море, а по словам контр­адмирала Крэдока, "гоняться с коллекцией старых черепах за новым немецким крейсером - занятие бесполезное". Командир "Карлсруе" хорошо знал этот район, и умело использовал низкую радиодисциплину британских кораблей. Пользуясь данными радиоперехвата, немецкий крейсер легко уходил от преследователей. Воды северо-восточнее Бразилии стали местом его постоянного пребывания.

За короткое время жертвами "Карлсруе" стало 17 британских торговых судов тоннажем 76609 т. Их общая стоимость с грузом составила - 1,5 миллиона фунтов стерлингов. 14 судов было потоплено, а три превращены во вспомогательные корабли. 21.09.1914 был захвачен голландский пароход "Мария" с грузом английской пшеницы. Это дало англичанам повод громко кричать о нарушении Германией призового права. Но вопрос о нейтральном судне, везущем контрабандный груз, является спорным и обычно решается командиром корабля в зависимости от конкретной обстановки.

Удача сопутствовала "Карлсруе" до 4.11.1914. В этот день рейдер находился в 350 милях восточнее острова Тринидад. В 18.30 в носовой части крейсера прогремел взрыв. Затем корабль содрогнулся еще от нескольких взрывов. Носовую часть до первой трубы оторвало, и все находившиеся там, в том числе и командир корабля, погибли (всего 262 человека). Оказавшийся рядом угольщик спас 146 человек, среди которых было много раненых и обожженных. Уцелевшая часть экипажа вернулась в Германию на борту блокадопрорывателя "Рио Негро". По возвращении на родину спасшийся второй артиллерист "Карлсруе" утверждал, что причиной взрыва явилось саморазложение пороха в носовом погребе, что можно объяснить длительным плаванием в тропических условиях.

Вошел в состав флота 5.2.1914. В момент начала войны входил в состав разведывательных сил флота. 21.08.1914 вместе с крейсером Страсбургвышел в море для уничтожения или захвата рыболовных траулеров. По пути "Росток" был атакован подводными лодками. Во время этой операции в 180 милях западнее Гельголанда были захвачены шесть рыболовных траулеров.

24.1.1915 крейсер принимал участие в Сражение у Доггер-банки. В начале марта переброшен в Балтийское море для участия в операции против Клайпеды, но так как этот город был 21 марта занят немецкими войсками, то "Росток" вместе с другими крейсерами был направлен для обстрела Паланги.

23.04.1916 во время выхода немецкого флота для обстрела Ярмута "Росток", прикрывавший правый фланг линейных крейсеров, обнаружил вражеские крейсера и эсминцы, но те, используя преимущество в скорости, ушли, не приняв боя.

На момент Ютландская битва крейсер "Росток" числился во второй разведывательной группе, но фактически был флагманом всех эсминцев Флота Открытого моря. В дневной фазе боя крейсер активного участия не принимал. Ночью находился на левом траверзе линкоров первой бригады. При нападении британских эсминцев в 01.30 "Росток" получил торпедное попадание. Крейсер потерял управление. Борьба за живучесть закончилась неудачей, и после того как вода затопила машинное отделение, в 5.45 при появлении вражеских кораблей "Росток" затопили. Весь экипаж, кроме четырнадцати погибших, перешел на эсминцы.