Trong cuộc Chiến tranh Giả vờ, Dunkerque và Strasbourg đã tham gia cùng với lực lượng Anh trong việc đảm bảo an toàn các tuyến đường thương mại hàng hải quốc tế. Từ tháng 10 đến tháng 12 năm 1939, chúng đã cố truy tầm các tàu cướp tàu buôn Đức: Dunkerque cùng với tàu chiến tuần dương HMS Hood chống lại các thiết giáp hạm Scharnhost và Gneisenau, trong khi Strasbourg cùng với tàu sân bay HMS Hermes đối phó với tàu tuần dương Admiral Graf Spee.[18] Sau chiến dịch này, những liều thuốc phóng đạn pháo dành cho Strasbourg tiếp tục được lưu giữ tại Dakar, chúng bị sử dụng nhầm cho thiết giáp hạm Richelieu trong Trận Dakar, khiến gây ra vụ nổ tháp pháo 380 mm trước phía trên của Richelieu.

Từ năm 1939, Dunkerque, Strasbourg, các tàu tuần dương và các tàu khu trục lớn của Pháp đã hình thành nên một lực lượng đặc nhiệm nhanh đặt tên là Lực lượng Bắn phá, đặt căn cứ tại Brest, với Dunkerque làm soái hạm. Tháng 12 năm 1939, Dunkerque tham gia vào việc vận chuyển sang Canada một phần số vàng dự trữ của Ngân hàng Pháp.[18] Đối mặt với một thái độ mơ hồ của Ý, vào mùa Xuân năm 1940, Lực lượng Bắn phá được gửi đến hoạt động tại Địa Trung Hải.[19]

Thử thách chiến trận duy nhất dành cho Dunkerque và Strasbourg là trong vụ tấn công tại cảng Mers-el-Kébir vào ngày 3 tháng 7 năm 1940, bởi Lực lượng H của Hải quân Hoàng gia Anh, bao gồm HMS Hood và các thiết giáp hạm HMS Revenge và HMS Valiant mà chúng vốn không được thiết kế để đối đầu. Trong khi chiếc siêu-dreadnought cũ Bretagne bị lật úp và chìm khiến gần 1.000 thủy thủ thiệt mạng. Strasbourg may mắn thoát khỏi các loạt đạn pháo 15 inch (381 mm) của phía Anh, sự truy đuổi của HMS Hood cùng máy bay ném ngư lôi Fairey Swordfish của tàu sân bay HMS Ark Royal, nó cùng các tàu khu trục hộ tống đến được Toulon chiều tối ngày hôm sau.[20] Dunkerque bị bắn trúng bốn phát đạn pháo hạng nặng: phát thứ nhất nảy tung trên nóc tháp pháo 330 mm phía trước, làm thiệt mạng toàn bộ người trong nữa tháp pháo bên phải; phát thứ hai gây hư hại thiết bị máy bay; hai phát cuối làm hỏng nồi hơi và phá hủy máy phát điện, nên nó phải neo đậu lại phía bên kia vũng biển Mers-el-Kebir.[21]

Những hư hại này không đến mức quá nghiêm trọng như lo sợ, vì phía Anh đã ngừng bắn sau không đầy 15 phút vì đô đốc Pháp ra hiệu cho biết ông đã ra lệnh ngừng bắn. Nên Đô đốc Esteva, Tổng tư lệnh Hải quân Pháp tại Bắc Phi, báo cáo bằng vô tuyến về Bộ Hải quân Pháp về một tình trạng "hư hỏng trung bình" của con tàu.[22] Biết được điều này, Bộ Hải quân Anh ra lệnh cho Đô đốc Sommerville, Tư lệnh Lực lượng H, tiếp tục tấn công để loại bỏ hoàn toàn Dunkerque khỏi vòng chiến đấu.

Dunkerque mắc cạn tại bờ biển ngay phía trước một ngôi làng, khiến Đô đốc Sommerville lo ngại việc hỏa lực hải pháo có thể gây thương vong nặng nề cho thường dân; ông ra lệnh ngừng bắn, và vào ngày 6 tháng 7 tiếp tục tấn công nó bằng máy bay ném ngư lôi xuất phát từ HMS Ark Royal. Một quả ngư lôi đã đánh trúng một tàu tuần tra nhỏ mang theo mìn sâu đang cặp mạn chiếc Dunkerque. Hậu quả của vụ nổ đã làm mở toang một lỗ hổng lớn bên lườn chiếc thiết giáp hạm, làm thiệt mạng hơn 200 thủy thủ, khiến nó chìm tại vùng nước nông.[23]

Vào năm 1941, được trang bị những kiểu radar đời đầu của Pháp, Strasbourg trở thành soái hạm của cái gọi là Lực lượng Biển khơi, nhưng hầu như không bao giờ đi ra biển.[24] Được sửa chữa sơ sài, Dunkerque quay trở lại Toulon bằng chính động lực của nó vào tháng 2 năm 1942, nơi nó được đưa vào ụ tàu để tiếp tục sửa chữa.[24] Cả hai chiếc, tiếp tục dưới quyền kiểm soát của phe Vichy, bị đánh đắm tại Toulon vào ngày 27 tháng 11 năm 1942; khi quân Đức tìm cách chiếm lấy Hạm đội Pháp sau khi Lục quân Đức chiếm đóng Vùng tự do của Pháp nhằm trả đũa việc Đồng Minh đổ bộ thành công lên Bắc Phi.

Strasbourg được người Ý trục vớt, bị giải giáp một phần và được Đức trao trả cho phe Vichy Pháp, nhưng lại bị máy bay ném bom Không lực Mỹ đánh chìm năm 1944. Dunkerque bị bỏ xó trong một tình trạng tồi tệ, và bị tháo dỡ sau khi chiến tranh kết thúc.