Après son armement, le Nürnberg part tout de suite avec la Légion Condor soutenir les nationalistes dans la guerre d'Espagne. Il se poste devant Valence.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, après la campagne de Pologne, le croiseur va en mer du Nord pour la pose de mines. Dans la nuit du 12 au 13 décembre 1939, le Nürnberg et le Leipzig endommagent le croiseur britannique HMS Salmon. Le Nürnberg est au chantier naval en décembre 1939 et janvier 1940. Il rejoint ensuite Trondheim où se trouvent les cuirassés Scharnhorst, Gneisenau et le croiseur lourd Admiral Hipper. Le 25 juillet 1940, le navire escorte le Gneisenau qui doit se faire réparer à Kiel. Il reste dans les eaux allemandes d'août 1940 à novembre 1942. Le
bateau va à Narvik le 2 décembre 1942 et y reste jusqu'en mai 1943. Sur le chemin du retour, à Stavanger, il tombe sur deux vedettes-torpilleurs qu'il parvient à éviter. Il sert en mer du Nord puis pose des mines dans le Skagerrak en 1945. Il se pose près de Copenhague. À la fin de la guerre, des résistants danois tentent de monter à bord. En plus de ces résistants, quatre membres de l'équipage meurent.
Du 26 au 29 mai 1945, le croiseur est amené avec des dragueurs de mine, le croiseur lourd Prinz Eugen ainsi que les croiseurs britanniques Devonshire et Dido à Wilhelmshaven. Les 500 membres d'équipage sont alors fait prisonniers par l'armée britannique et les 250 autres membres ainsi que le bateau sont remis à l'armée soviétique.
