Trong Chiến tranh Thế giới thứ hai, Hermes phục vụ một thời gian ngắn cùng Hạm đội Nhà trước khi chuyển sang khu vực Nam Đại Tây Dương từ tháng 10 năm 1939. Nó phối hợp hoạt động cùng Hải quân Pháp tại căn cứ ở Dakar cho đến khi Chính phủ Vichy lên nắm quyền và hợp tác với phe Trục. Khi đó Bộ Hải quân ra lệnh cho Hermes rời khỏi Dakar tuần tra khu vực lân cận để theo dõi các hoạt động của Hải quân Pháp theo phe Vichy. Hoạt động duy nhất của nó là vào ngày 8 tháng 7 năm 1940, khi những máy bay Swordfish của nó tấn công chiếc thiết giáp hạm Pháp Richelieu tại Dakar và đánh trúng được một quả ngư lôi.

Vào tháng 7 năm 1940, nó bị tai nạn va chạm với chiếc tàu buôn AMC Corfu và được sửa chữa tại Simonstown, Nam Phi. Sau khi việc sửa chữa hoàn tất, nó tiếp tục nhiệm vụ tuần tra, nhưng lần này là tại Ấn Độ Dương trong thành phần của Hạm đội Viễn Đông.

Trong trận Không kích Ấn Độ Dương, Hermes đang được sửa chữa tại cảng Trincomalee thuộc Ceylon (ngày nay là Sri Lanka). Sự cảnh báo sớm đưa ra từ hệ thống giải mã Ultra về cuộc tấn công của quân Nhật đã giúp cho nó rời khỏi cảng kịp lúc và tránh được đợt không kích thứ nhất, nhưng vào ngày 9 tháng 4 năm 1942, nó bị một máy bay trinh sát Nhật Bản phát hiện khi đang ngoài khơi Batticaloa. Không có các máy bay của chính mình, chiếc tàu sân bay không thể tự vệ khi bị 50 máy bay ném bom bổ nhào Aichi D3A1 "Val" từ các tàu sân bay Akagi, Hiryu và Soryu tấn công. Bị đánh trúng khoảng 40 lần, Hermes chìm với tổn thất 307 người. Những tàu hộ tống của nó bao gồm tàu khu trục HMAS Vampire và tàu hộ tống nhỏ Hollyhock cùng hai tàu chở dầu cũng bị đánh chìm. 590 người sống sót sau cuộc tấn công được tàu bệnh viện Vita vớt lên và đưa về Colombo.

Xác tàu đắm của chiếc Hermes nằm tại Ấn Độ Dương ngoài khơi Batticaloa, Sri Lanka.