太平洋战争爆发后，从舰龄、装备等方面看，金刚级战列舰是日本海军中最老式的主力舰，归功于两次大动斧凿的大改装，金刚级航速较高，在太平洋战争期间多被编入机动舰队，掩护航空母舰。
其它日本海军战列舰不是作为非到最后决战不得动用的王牌就是因为航速的限制或者过于老旧而很少出战，已有近30年舰龄的金刚级战列舰在日本所有战列舰中出动率是最高的，参加了日本海军在太平洋战争期间的大多数大规模海战。
1941年11月比睿、雾岛作为支持警戒部队编入航空母舰机动部队，于12月7日偷袭美国海军太平洋舰队基地珍珠港，太平洋战争由此爆发。金刚、榛名被派往东南亚支持入侵舰队作战。
1942年3月4艘金刚级护卫航空母舰机动部队参加了扫荡印度洋海域英国海军的作战。1942年6月，榛名、雾岛与金刚、比睿分别编入机动部队与掩护部队参加了中途岛海战，海战以日军的惨败而告终，雾岛被美机投下的近失弹炸成轻伤。
中途岛海战之后，1942年8月美军在南太平洋的瓜达尔卡纳尔岛登陆，攻占了日本工兵修建的飞机场。双方为争夺该岛在所罗门群岛周围海域展开了一系列海空战，4艘金刚级战列舰作为航空母舰的护卫支持部队参加作战行动。
瓜达尔卡纳尔岛上美军控制的飞机场给日本海军造成严重威胁，10月13日夜间日本海军出动金刚、榛名炮击了该岛机场。
11月13日日本海军出动比睿、雾岛准备再次炮击该岛机场，遭到美国海军拦截，损失了比睿号战列舰，这是日本在太平洋战争中损失的第一艘战列舰。15日凌晨雾岛号战列舰返回企图炮击机场，遭美军华盛顿号战列舰重创沉没。
1943年2月金刚、榛名返回本土，根据比睿、雾岛作战的经验教训加强了操舵装置的防护。
1944年金刚、榛名再次接受改装加强防空火力。1944年6月金刚、榛名编入机动部队参加了马里亚纳海战，日本海军在这场一边倒的战斗中大败而归，榛名在空袭中受伤。
1944年10月莱特湾海战中，金刚、榛名编入第二舰队作战，均受伤。11月金刚号战列舰在返回日本本土途中被美海军潜艇击沉。最后一艘金刚级榛名号战列舰返回日本本土后，1945年在战争剩余的时间因燃油匮乏失去行动能力，舰上的副炮被拆除移到陆上炮台，7月遭到美军飞机轰炸坐沉锚地，战争结束后被解体。
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