Under Anden Verdenskrig deltog både "Giulio Cesare" og hendes søsterskib,, i slaget om Calabria i juli 1940, hvor det første blev let beskadiget. De var begge til stede, da britiske torpedobomber angreb
flåden ved Taranto i november 1940, men "Giulio Cesare" blev ikke skadet. Hun eskorterede flere konvojer til Nordafrika og deltog i slaget ved Cape Spartivento i slutningen af 1940 og det første slag ved Sirte i slutningen af 1941. Hun blev udpeget som træningsskib i begyndelsen af 1942 og flygtede til Malta efter den italienske våbenhvile det følgende år. Skibet blev overført til Sovjetunionen i 1949 og omdøbt til Novorossiysk. Sovjetunionen brugte også skibet til træning, indtil det blev sænket i 1955 med 608 mand om bord, da en gammel tysk mine eksploderede. Hun blev reddet det følgende år og senere skrottet.