In de nacht van 11 november 1940 waren de "Giulio Cesare" en de andere Italiaanse slagschepen geankerd in de haven van Taranto toen ze werden aangevallen door 21 Fairey Swordfish torpedo bommenwerpers van het Britse vliegdekschip, samen met verschillende andere oorlogsschepen. Eén torpedo zonk Conte di Cavour in ondiep water, maar Giulio Cesare werd niet geraakt tijdens de aanval. Ze nam deel aan de Slag bij Kaap Spartivento op 27 november 1940, maar kwam nooit dicht genoeg bij Britse schepen om op ze te schieten. Het schip werd in januari 1941 beschadigd door splinters van een bijna miss tijdens een luchtaanval op Napels door Vickers Wellington-bommenwerpers van de Royal Air Force; reparaties in Genua werden begin februari voltooid. Op 8 februari zeilde ze naar de Straat van Bonifacio om te onderscheppen wat de Italianen dachten dat het een konvooi van Malta was, maar in feite een aanval op Genua was. Ze slaagde er niet in contact te maken met de Britse troepen. Ze nam deel aan de Eerste Slag bij Sirte.
Op 17 december 1941 verschafte hij afgelegen dekking voor een konvooi op weg naar Libië en sloeg hij kort de escorte van een Brits konvooi aan. Begin januari 1942 zorgde ze ook voor een andere konvooi naar Noord-Afrika. "Giulio Cesare" werd gereduceerd tot een trainingsschip in Taranto en later Pola. Na de Italiaanse overgave op 9 september 1943 ging ze naar Taranto, waar ze een muiterij onderdrukte en onderweg een ineffectieve aanval door vijf Duitse vliegtuigen onderging. Vervolgens zeilde ze naar Malta, waar ze op 12 september aankwam om te worden geïnterneerd. Het schip bleef daar tot 17 juni 1944, toen het terugkeerde naar Taranto, waar het de volgende vier jaar bleef.