O buque estivo en servizo durante a Segunda Guerra Mundial, na que Italia entrou en xuño de 1940. Frecuentemente operou contra os convois británicos a Malta no Mediterráneo, e despois de que comezara a Campaña do Norte de África, escoltou convois italianos para apoiar ás forzas italo-alemás que combatían alí. Durante estas operacións, participou nas batallas de Calabria, Cabo Spartivento e Primeira
e Segunda Sirte. O "Gorizia" tamén foi atacado numerosas veces por bombardeiros aliados mentres estaba no porto, culminando cun gran ataque en abril de 1943 que infligiu graves danos ao barco. En reparación cando Italia se rendeu aos Aliados en setembro, o barco foi capturado polas forzas alemás de ocupación, que o consideraron inutilizable e abandonárono. En 1944 os homes de pesca italianos e británicos intentaron afundir o barco, pero non tiveron éxito. Despois da derrota de Alemaña en 1945, a Armada italiana determinou que o buque estaba máis aló da reparación económica, e así foi desmantelado para a sucata en 1947.