作为希佩尔级重巡的2号舰，“布吕歇尔”号于1939年9月20日匆匆完工，随即在德国近海水域进行舰员速成训练。此时波兰战役正在进行，大西洋上德国袭击舰与英国海军的破交、反破交战斗已经打响。“布吕歇尔”号没有像其姐妹舰那样在大西洋上一展身手，却帮助挪威海防部队成就了辉煌，将这艘纳粹海军最新式的重巡洋舰击沉于奥斯陆峡湾附近，成了二战期间岸防炮兵和岸基鱼雷击沉的最大战舰。
“布昌歇尔”号虽然于1939年9月交付给德国海军，但此时它并未彻底完工。105毫米高平两用炮的指挥仪此时尚未安装，其他设备也等待调试。“布吕歇尔”号安装了适合在恶劣海况下航行的飞剪型首(大西洋首），这在德国海军大型水面舰艇上是首次，为测试飞剪型首的航行性能，以便在已建成的“希佩尔”号和沙恩霍斯特级战列巡洋舰上换装，“布吕歇尔”号又费了不少时间。当年9月到12月，“布吕歇尔”号以基尔为母港，进行了长达3个月的设备调试及试航，随后返回基尔造船厂进行维修和一些设备的更换。直到1940年1月7日，才在首任即唯一一任舰长沃戴格的指挥下开始进行战术训练。由于英国对德国海军的封锁，布吕歇尔”号的训练只能在波罗的海的狭小水域内进行，先后完成了主炮、副炮的射击训练和水上飞机的起降训练。但挪威战役的发动使“布吕歇尔”号的战术训练匆忙结束。1940年3月，舰长沃戴格接到德军统帅部的密电，命令“布吕歇尔”号在指定地点接受补给，并装载步兵准备执行一次登陆作战任务。此时“布吕歇尔”号虽然完成了基本的设备安装与舰员训练，但舰上的许多设备此时尚未启用，损管设备只有1/3能够正常工作。在接到作战任务时，它正在进行炮击训练，主炮弹药库装填的全部是训练弹，副炮和小口径高炮则没有携带弹药。战事紧急，已无时间返回母港补给。4月5日，“布吕歇尔”号只好在海上接受补给，将舰上的训练弹更换成实弹，同时装载了部分副炮弹药。在装载了德军第163步兵师的约800名士兵后，使得舰内空间非常拥挤。二战爆发后，德国海军认为要对付占绝对优势的英国海军，就必须在挪威设法获得基地，水面舰艇和潜艇才能突破英国在北海的封锁，进入大西洋作战。德国海军中将韦格纳比喻道：德国舰队原是没有马的骑士，现在理应让他坐在地理的马鞍子上。鉴于英法海军力量大约是德国的9倍，纳粹统帅部特别强调战役发起的突然性。德军突袭挪威的“威塞演习”计划，即在挪威国内纳粹党徒的配合下，对挪威从南到北的奥斯陆、克里斯蒂安桑、斯塔万格、卑尔根、特隆赫姆、纳尔维克六大港口城市同时发起海空突袭，争取在英法反应过来之前完成对挪威的占领。在此次战役中，德国海军水面舰艇几乎倾巢而出。“沙恩霍斯特”号、“格奈森诺”号两艘战列巡洋舰在挪威外海执行对英国主力舰的监视任务，其余大型水面舰，包括“希佩尔”号、“布吕歇尔”号重巡洋舰、1艘袖珍战列舰、7艘轻巡洋舰，拆分成若干特遣队，掩护各路德国运兵舰船在挪威各处上岸。
1940年4月6日，德国登陆舰队从本土出发，航行至波罗的海后，随即分兵。以“布吕歇尔”号重巡洋舰、“吕佐夫”号袖珍战列舰（原名“德意志”号，害怕被击沉后影响太大，于1939年11月15日改名“吕佐夫”号，而重巡洋舰“吕佐夫”号此时已出售给苏联)、“埃姆登”号轻巡洋舰及3艘大型鱼雷艇、若干运输舰船组成的第1特遣分舰队，扑向德军的第一个目标港口——挪威首都奥斯陆。奥斯陆位于挪威南部，地形极其险要。其港口位于狭长的奥斯陆峡湾尽头，从波罗的海开往奥斯陆的船只，必须在峡湾中航行近80千米，途经多座挪威炮台及岸防工事，此外峡湾中还有挪威海军的布雷舰和鱼雷艇进行不定期巡航。鉴于地形实在不利，纳粹海军不打算强攻，计划在挪威内应的引导下，让舰队秘密通过峡湾，于4月9日凌晨前抵达挪威港，强行卸下步兵，完成对港口的占领。然而，第1特遣分舰队的行动从一开始就不太顺利。9日零时，他们在奥斯陆峡湾入口遭到挪威布雷舰“奥拉夫”号和扫雷舰“劳拉”号的拦截，1艘德国鱼雷艇被击沉，轻巡洋舰“埃姆登”号被击伤。在重创挪威舰后，舰队才鱼贯进入峡湾。“布吕歇尔”号打头，沿峡湾主航道低速行驶；“吕佐夫”号和受伤的“埃姆登”号随后，在纵队末尾的是若干艘运输舰；分舰队的鱼雷艇由于吃水较小，基本可在峡湾内自由航行。进入峡湾约10千米后，分舰队派出装载突击队的鱼雷艇，对峡湾南部的第一座要塞进行了突袭。在“第5纵队”配合下，突击队不费什么力气就控制了要塞。凌晨4时，分舰队已在、峡湾中航渡50千米，接近奥斯陆峡湾的第二道要塞防线—以卡霍蒙岛为核心的海岸炮兵群。如能隐蔽通过这一地段，就意味着第1特遣分舰队胜利在望。然而，4时14分，峡湾两侧的大功率探照灯突然启动，在峡湾内航渡的“布吕歇尔”号无处可躲，深灰色的舰体顿时显现在要塞观察哨面前。
此段峡湾宽度约1600米，被哑铃状的卡霍蒙岛一分为二，岛东侧主航道最窄处仅700米，岛西侧水域则被拦阻链和水雷封死。南卡霍蒙岛炮台作为火力核心，配备3门克虏伯M1891式280毫米要塞炮。该炮虽然年代久远，射速偏低，但却射程远，并拥有巨大的杀伤力。峡湾东侧的炮台配备3门克虏伯150毫米要塞炮，与卡霍蒙岛主炮台呼应。此外，北卡霍蒙岛面向主航道一面布置有岸基450毫米鱼雷，在两个重炮台周围，布置有多组57毫米“博福斯”岸炮和40毫米“博福斯”高炮。卡霍蒙要塞的火炮密度虽不如新加坡、直布罗陀等战略要地，但对于深人峡湾，暴露在炮口下且无法机动的“布吕歇尔”号，实是致命的威胁。
4时21分，南卡霍蒙主炮台的1号炮向“布吕歇尔”号开火。要塞炮在1400米距离上对一艘长205.9米、处于低速航行中的战舰开火，命中率几乎是100%。280毫米克虏伯大炮的首发炮弹就准确地命中了“布吕歇尔”号，半穿甲弹击中舰桥左侧第1、2月105毫米炮塔之间部位，将左侧两座防空炮指挥仪全部摧毁，并摧毁了舰桥的部分作战室，舰上的副枪炮长当场阵亡。约半分钟后，炮台的2号炮开火，也是首发命中。“布吕歇尔”号的舰桥左侧105毫米副炮被摧毁一座，燃油预热系统破损，泄漏的柴油在上甲板引起火灾，并向下蔓延。在遭受突然打击后，“布吕歇尔”号别无选择。峡湾内无法进行机动规避，只能一直保持北偏西2°~6°航向，同时舰上主副炮开火还击。“布吕歇尔”号主炮射界为土150度，由于射界限制，后主炮无法瞄准卡霍蒙岛，能够开火的只有A、B炮塔的4门火炮。左眩的105毫米副炮由于射击指挥仪被毁，无法精确瞄准，此外由于交战距离太近，舰上火炮几乎都是在平射状态下开火，对于隐藏在岛上轮廓极小的炮台，很难进行落点的观测和校正。跟在“布吕歇尔”号后行驶的“埃姆登”号此时开火还击，但同样受到主炮射界限制，只有前部的1座3联150毫米炮能够射击。
在继续向前航行5分钟后，卡霍蒙岛炮台的280毫米要塞炮再次击中了“布吕歇尔”号。这一轮炮弹命中了左眩，穿透侧舷装甲列板在舰内部爆炸。峡湾东侧的150毫米要塞炮也开火，在400米距离上，150毫米穿甲弹直接命中了它的上层建筑，摧毁了左侧的高炮指挥仪，并给舰桥和裸露的副炮炮位上的水兵造成了极大伤亡。此外，还有数枚炮弹命中舷侧，在舷侧水密隔舱内爆炸，虽然未造成产重伤亡，却导致水密舱内装载的重油泄漏。此时的“布吕歇尔”号虽然水下部分完好，动力和操舵系统并未受损，仍以15节航速航行，但在舰长沃戴格看来，它的使命已经无法完成了。战舰仍处在要塞炮的火力范围内，不断有炮弹命中；燃油供应系统已经受损，锅炉很快就会因燃油不足而降低压力甚至熄火，并将完全失速：泄漏的重油在舰上燃起大火，火势已从中部上甲板蔓延到第二至第五层甲板，由于舰上的损管系统尚未安装完毕，根本无法扑灭大火；舰上满载的步兵及物资，影响了水密门的及时关闭，火势不断蔓延。凌晨4时40分，彻底葬送“布昌歇尔”号的打击降临了。当它越过南卡霍蒙岛时，严阵以待的北卡霍蒙岸防鱼雷组立即发起鱼雷攻击。成扇面发射的450毫米岸防鱼雷完全封锁了水道，两枚鱼雷命中。精心设计的防、雷结构并没能挡住鱼雷的打击，在左侧中部靠前处爆炸的鱼雷使战舰的1、2号燃油锅炉停机，并将舰体撕开一个数平方米的破口。由于动力舱受损，舰上的交流发电机组停止工作，“布吕歇尔”的损管工作完全停止，水泵也无法及时排出灌入舰内的海水。由于严重进水，在越过北卡霍蒙岛之后，“布吕歇尔”号即开始向左倾斜。此地已是挪威炮台的射击死角，要塞炮不再向其射击，但1、2号锅炉停机后，由于燃油供应管路损坏，3、4号锅炉也相继停机。凌晨5时30分，“布吕歇尔”号完全停航，舰内进水超过4千吨，倾斜度也增大到了20度。凌晨6时，倾斜度达30度，沃戴格下令弃舰。6时22分，“布吕歇尔”号以90度向左倾覆，进水较多的舰首没入水中，由于峡湾内水浅，舰首触底后，舰尾及螺旋桨、舵机仍露在水面上。由于救生艇数量不足，舰员及搭载的800余名163步兵师士兵大部阵亡，仅有小部分泗水上岸。
由于“布吕歇尔”号吸引了几乎所有的岸炮火力，分舰队其他舰只没有遭受重创，但由于它的沉没堵塞了奥斯陆峡湾航道，第一特遣分舰队仍未能按时抵达奥斯陆夺占港口。4月9日中午，还是德军伞兵夺得先机，在奥斯陆空降并迅速占领了该市。在挪威战役中，德国水面舰艇的表现极其糟糕，并遭受了严重损失。在挪威外海执行监视任务的“沙恩霍斯特”号、“格奈森诺”号战列巡洋舰与英国“声望”号战列巡洋舰遭遇，交火中“沙恩霍斯特”号两度击、中“声望”号，但280毫米炮弹无法对“声望”号造成致命损伤，反被“声望”号一枚381毫米炮弹命中，发现不利后沙、格两舰向北开进，但低干眩战舰在高海况下无法高速行驶，被追赶上来的“声望”号再中两弹，后进坞修理达一月之久。除第一特遣队被击沉一艘重巡洋舰外，德军在挪威战役中还损失2艘轻巡洋舰和10艘驱逐舰，此外“希佩尔”号重巡洋舰在航渡途中遭到英国“萤火虫”号驱逐舰拦截，近距离混战中两舰相撞，“董火虫”号当场沉没，“希佩尔”号亦遭受重创。“布吕歇尔”号的沉没，反映了该级舰的防御并不出色。作为一艘万吨级重巡洋舰，侧总装甲厚度不过120毫米，虽然有完善的水密结构，但主装甲带被击穿后难以继续保持战斗力，这也是所有采用全面防护的德国战舰的通病。