Линейные корабли типа «Шарнхорст» принимали активное участие в боевых действиях Второй мировой войны. В начальный период войны корабли совершали выходы в море для отвлечения части сил британского Флота Метрополии от поиска рейдеров — «карманных линкоров» (броненосных кораблей типа «Дойчланд»), для нанесения ударов по британ­ским патрульным судам между Исланди­ей и Фарерскими островами (одна из таких операций завершилась потоплением вспомогательного крейсера «Равалпинди»), в апреле 1940 прикрывали высадку германских войск в Норвегии (оп.), в ходе выполнения задания 9 апреля имели перестрелку с британским линейным крейсером «Ринаун». В ходе дальнейших операций в норвежских водах «Шарнхорст» и «Гнейзенау» 8 июня 1940 года артиллерийским огнем потопили авианосец «Глориес», однако эсминец эскорта «Акаста» добился попадания торпеды в кормовую часть «Шарнхорста», в результате чего корабль вынужден был встать на ремонт. В декабре 1940 — марте 1941 оба линкора участвовали в операции «Берлин» — атаке британского торгового судоходства в Атлантике. За время операции они потопили и за­хватили 22 судна общим тоннажем 115 335 брт. После окончания операции линкоры прибыли в Брест, где базировались вплоть до февраля 1942, когда участившиеся налеты британской авиации вынудили провести операцию «Церберус» по прорыву в порт Вильгельмсхафен. Успех этой операции омрачила потеря «Гнейзенау» 27 февраля в Киле после прохождения ремонта. Британская авиабомба попала в носовую часть линкора, вызвав пожар и взрыв. Повреждения оказались настолько серьёзными, что ремонт корабля, по оценкам, затянулся бы на два года. В итоге корабль так и остался невосстановленным, выведен из состава флота и был затоплен в Готенхафене (Гдыне) 28 марта 1945 года в ка­честве брандера, чтобы загородить фар­ватер порта при наступлении на город частей Советской Армии.

«Шарнхорст» в марте 1943 прибыл в Норвегию, где совместно с другими кораблями Кригсмарине должен был угрожать движению конвоев в СССР и противостоять угрозе высадки союзников. 26 декабря 1943 года «Шарнхорст», при попытке атаки конвоя JW-55B был потоплен кораблями Флота Метрополии во главе с линкором «Дьюк оф Йорк».