1904年1月11日至21日,德皇卡尔大帝号在斯卡格拉克海峡进行了这年的首次操练,然后是3月8-17日的分舰队训练,以及5月在北海举行的大规模舰队演练。7月,第一分舰队和第一侦察集群共同出访英国,其中包括7月10日在普利茅斯停留。德国舰群于7月13日启程前往荷兰;翌日,第一分舰队在弗利辛恩抛锚。荷兰女王威廉明娜于此访问了这些舰只。第一分舰队在弗利辛恩停留直至7月20日,然后随舰队余部共同前往北海北部进行巡航。九天后,该分舰队系泊在挪威的莫尔德,别的部队则分别去往其它港口。[15]舰队于8月6日重新集结驶回基尔,于8月12日对那里的港口实施模拟攻击。随后,舰队又开始筹备从8月29日起在波罗的海举行的秋季演习。它们于9月3日移师北海参加一项大型的登陆行动;之后这些舰只将参加演习的第九军(英语:IX Corps (German Empire))的地面部队带到阿尔托纳,以接受威廉二世皇帝的检阅。9月6日,这些军舰在黑尔戈兰岛附近为威廉二世皇帝举行了自己的阅舰式。三天后,舰队经由威廉皇帝运河返回波罗的海,在那里与第九军和近卫军(英语:Guards Corps (German Empire))共同参加了进一步的联合登陆演习。演习于9月15日结束。[16]从11月22日至12月2月,第一分舰队继续参加冬季训练巡航,这次是前往波罗的海东部。[17]
随着第一次世界大战的爆发,德皇卡尔大帝号及其姊妹舰于1914年8月5日被抽离出预备役,并动员至第五战列分舰队。这些舰只的备战进度十分缓慢,直到8月底才准备好在北海服役。[25]分舰队最初的任务是海岸防御,但它们实际担当此职仅有很短一段时间。[26]9月中旬,第五分舰队被调往波罗的海,受时任波罗的海武装部队总司令(德语:Oberbefehlshaber der Ostseestreitkräfte)的海因里希亲王指挥。后者原本计划对温道发动一场针对俄国人的大规模两栖攻击,但运输工具的短缺迫使其改变了计划。作为替代,第五分舰队将被用作搭载登陆部队,但当海因里希亲王收到了英国舰队将于9月25日进入波罗的海的错误情报后,这一任务也被取消了。[28]德皇卡尔大帝号及其姊妹舰遂于翌日返回基尔,让登陆部队在那里上岸。这些舰只随后继续推进至北海,恢复它们在当地的警戒(英语:Guard ship)职责。年底前,第五分舰队再次被调往波罗的海。[29]
海因里希亲王下令对哥特兰岛发动进攻。1914年12月26日,这些战列舰在波美拉尼亚湾(英语:Bay of Pomerania)与波罗的海巡洋支舰队会合,然后启程出击(英语:Sortie)。两天后,部队抵达哥特兰岛宣示主权,并于12月30日回到基尔,期间并未发现任何俄国舰船。[29]从1915年1月23日至2月23日,德皇卡尔大帝号又临时取代其姊妹舰德皇威廉二世号担任分舰队旗舰。[8]分舰队重回北海执行警戒任务,但不久后便于1915年2月被撤出前线服役。由于公海舰队受训船员的短缺,加上在战争时期运作老旧舰艇的风险,致使德皇卡尔大帝号及其姊妹舰不得不停用。[29]从10月开始,它曾临时被用作轮机舱(英语:engine room)人员的训练舰,但于11月19日便在基尔退役并解除武装。[8]之后,它又在威廉港充当关押战俘的监狱船。[30]1918年11月,德国投降并签署《康边停战协定》,结束了敌对状态,从而可以就和平条约展开谈判。而根据1919年6月28日签署的《凡尔赛条约》第181条,德国仅允许保留六艘“德国或洛林式”战列舰。因此在1919年12月6日,德皇卡尔大帝号正式从海军名录(英语:Navy List)中除籍并被售予拆船商。次年,舰只在不来梅的勒讷贝克(英语:Rönnebeck)拆解报废。[30]
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