Chuyến hải hành cuối cùng của Edinburgh là để hộ tống cho chuyến quay trở về của đoàn tàu vận tải QP-11 bao gồm 17 con tàu, vốn đã rời bán đảo Kola vào ngày 28 tháng 4, dưới tư cách là soái hạm của Chuẩn Đô đốc Stuart Bonham Carter.[1] Vào ngày 30 tháng 4, tàu ngầm Đức U-456, dưới quyền chỉ huy của Trung tá Hải quân Max-Martin Teichert, trong chuyến tuần tra thứ năm của nó đã được báo động về đoàn tàu vận tải bởi máy bay trinh sát Đức. Chiếc U-boat đã bắn một quả ngư lôi trúng vào mạn phải chiếc tàu tuần dương.[2] Con tàu bắt đầu bị nghiêng nặng, nhưng thủy thủ đoàn đã phản ứng nhanh chóng khi đóng kín các ngăn chống thấm nước, ngăn ngừa cho con tàu khỏi bị chìm ngay lập tức. Không lâu sau đó, Teichert phóng một quả ngư lôi thứ hai, đánh trúng đuôi tàu và làm hỏng hệ thống lái khiến nó gần như bất động.

Được kéo đi, Edinburgh tìm cách lết trở về Murmansk cùng chiếc tàu khu trục Foresight và ba tàu quét mìn Gossamer, Harrier và Hussar. Dọc trên đường đi nó liên tục bị máy bay ném ngư lôi săn đuổi. Vào ngày 2 tháng 5, đang khi di chuyển rất chậm bằng chính động lực của nó ngoài khơi đảo Bear (Na Uy), nó bị ba tàu khu trục Đức tấn công, trong đó có chiếc tàu khu trục lớn Z7 Hermann Schoemann, Z24 và Z25. Bị đứt dây cáp kéo, nên bắt đầu di chuyển theo một vòng tròn, và cho dù các khẩu pháo của Edinburgh đang trong tình trạng lộn xộn, dàn pháo chính của nó vẫn hướng vào các đối thủ và nổ súng. Loạt đạn pháo thứ hai từ chiếc tàu tuần dương đã bắn trúng Schoemann gây hư hại nặng cho đối thủ đến mức nó bị thủy thủ đoàn của chiếc tàu khu trục Đức phải tự đánh đắm nó.[3] Trong khi các tàu nhỏ tháp tùng theo Edinburgh đánh trả lại các kẻ tấn công, nó lại bị trúng một quả ngư lôi vốn bắn trượt khỏi một con tàu khác.[4] Quả ngư lôi trúng ngay giữa tàu đúng ngay vào nơi đối diện với chỗ mà quả ngư lôi của tàu ngầm U-456 đánh trúng. Do con tàu chỉ được giữ không gẩy làm đôi bởi lớp lót sàn tàu và lườn, vốn có thể bung ra bất cứ lúc nào, thủy thủ đoàn được lệnh bỏ tàu. Họ chuyển sang các tàu quét mìn hộ tống đoàn tàu vận tải: 440 người lên chiếc HMS Gossamer và khoảng 400 người sang chiếc HMS Harrier. Hai sĩ quan và 56 thủy thủ đã thiệt mạng trong trận đánh. Các hoạt động mạnh mẽ của các tàu quét mìn khiến phía Đức phải nhầm lẫn về thực lực của nhóm tàu chiến đối đầu với họ.

Để đảm bảo con tàu không lọt vào tay đối phương, Harrier được lệnh đánh chìm Edinburgh bằng những khẩu pháo 4 inch của nó, nhưng 20 phát đạn đã không đánh chìm được con tàu. Một cố gắng khác nhằm đánh chìm con tàu bằng cách thả mìn sâu dọc bên lườn tàu cũng thất bại. Cuối cùng, tàu khu trục Foresight phải bắn quả ngư lôi cuối cùng để đánh chìm nó, những quả ngư lôi kia đã sử dụng hết trong việc chống lại các tàu khu trục Đức.