Die ersten Einsätze beginnen zusammen mit dem Schwesterschiff SCHARNHORST. Die Unternehmen WESERÜBUNG - BERLIN und CERBERUS sind die spektakulärsten Einsätze. Am 13. Februar 1942 erleidet GNEISENAU einen Bombentreffer, der das Schiff außer Gefecht setzt. Am 27. März 1945 wird GNEISENAU als Blockschiff vor der Hafeneinfahrt von Gotenhafen von eigenen Schnellbooten torpediert und sackt auf Grund.