Nella notte dell'11 novembre 1940, la "Giulio Cesare" e le altre corazzate italiane erano ancorate nel porto di Taranto quando furono attaccate da 21 bombardieri-torpedo Fairey Swordfish della portaerei britannica, insieme a diverse altre navi da guerra. Un siluro affondò il Conte di Cavour in acque poco profonde, ma il Giulio Cesare non fu colpito durante l'attacco. Ha partecipato alla battaglia di Capo Spartivento il 27 novembre 1940, ma non si è mai avvicinata abbastanza a qualsiasi nave britannica per sparare contro di loro. La nave venne danneggiata nel gennaio 1941 da schegge da un quasi incidente durante un raid aereo su Napoli da parte dei bombardieri Vickers Wellington della Royal Air Force; le riparazioni a Genova furono completate all'inizio di febbraio. L'8 febbraio, salpò per lo Stretto di Bonifacio per intercettare quello che gli italiani pensavano fosse un convoglio di Malta, ma in realtà era un'incursione su Genova. Non riuscì a contattare le forze britanniche. Ha partecipato alla prima battaglia di Sirte.
il 17 dicembre 1941, fornendo copertura a distanza per un convoglio diretto in Libia, e affrontando brevemente la forza di scorta di un convoglio britannico. Nel gennaio 1942 fu anche la copertura di un altro convoglio diretto in Nord Africa. La "Giulio Cesare" fu ridotta a nave da addestramento a Taranto e poi a Pola. Dopo la resa italiana il 9 settembre 1943, si diresse a Taranto, sopprimendo un ammutinamento e sopportando un attacco inefficace da parte di cinque aerei tedeschi in rotta. Ha poi navigato per Malta, dove è arrivata il 12 settembre per essere internata. La nave rimase lì fino al 17 giugno 1944, quando tornò a Taranto, dove rimase per i successivi quattro anni.