Krydseren forblev i nærheden af Australien indtil midten af 1940, hvor hun blev udstationeret til opgaver i det østlige Atlanterhav, herunder jagt på tyske skibe og deltagelse i Operation Menace. I løbet af 1941 opererede "Australia" i hjemlige farvande og i Det Indiske Ocean, men blev omplaceret som flagskib for ANZAC-eskadronen i begyndelsen af 1942. Som en del af denne styrke (som senere blev omdøbt Task Force 44, derefter Task Force 74), opererede "Australia" til støtte for amerikanske flåde- og amfibieoperationer i hele Sydøstasien indtil begyndelsen af 1945, herunder involvering i slagene ved Koralhavet og Savo Island, de amfibiske landinger på Guadalcanal og Leyte Gulf
, og adskillige aktioner under New Guinea-kampagnen. Hun blev tvunget til at trække sig tilbage efter en række kamikaze-angreb under invasionen af Lingayen-bugten. Prioriteringen af værftarbejde i Australien for skibe i den britiske Stillehavsflåde førte til, at den australske krydser sejlede til England for reparationer, hvor hun var ved krigens slutning.