Kapal ini banyak digunakan dalam Perang Dunia II, yang Italia masuk pada bulan Juni 1940. Dia sering beroperasi melawan konvoi Inggris ke Malta di Mediterania, dan setelah Kampanye Afrika Utara dimulai, dia mengawal konvoi Italia untuk mendukung pasukan Italia-Jerman yang bertempur di sana. Selama operasi ini, ia mengambil bagian dalam pertempuran di Calabria, Tanjung Spartivento, dan Pertempuran Pertama
dan Sirte Kedua. "Gorizia" juga diserang berkali-kali oleh pesawat pembom Sekutu saat berada di pelabuhan, yang memuncak dalam serangan besar pada April 1943 yang menyebabkan kerusakan serius pada kapal. Saat sedang diperbaiki ketika Italia menyerah kepada Sekutu pada bulan September, kapal itu disita oleh pasukan Jerman yang menduduki, yang menemukan kapal itu tidak dapat digunakan dan karenanya meninggalkannya. Pada tahun 1944, para pencari ikan dari Italia dan Inggris mencoba menenggelamkan kapal tersebut namun gagal. Setelah kekalahan Jerman pada tahun 1945, Angkatan Laut Italia memutuskan bahwa kapal itu tidak dapat diperbaiki secara ekonomis, dan karenanya ia dipecah untuk digunakan sebagai puing-puing pada tahun 1947.