Sau khi đưa vào hoạt động, Marlborough gia nhập Hải đội Chiến trận 1 của Hạm đội Grand Anh Quốc, lúc đó đang đặt căn cứ tại Scapa Flow,[3] và đảm nhiệm vai trò soái hạm hải đội cho đến tháng 2 năm 1917. Cùng với phần còn lại của Hải đội Chiến trận 1, Marlborough đã tham gia trận Jutland, được phân về Đội 6 thuộc Hải đội 1, về phía cuối đội hình hàng chiến trận Anh, và đã phục vụ như là soái hạm của Chuẩn đô đốc Cecil Burney.[8] Nó là chiếc đụng độ nặng nề nhất của lớp Iron Duke,[3] khi đã bắn tổng cộng 162 quả đạn pháo 13,5 in (340 mm) trong tổng số 292 quả đạn pháo hạng nặng mà cả lớp Iron Duke đã bắn ra.[1] Trong trận chiến, nó bị bắn trúng một quả ngư lôi ở giữa tàu, khiến lườn tàu bị thủng một lỗ rộng 21 x 6 m (70 x 20 ft), làm thiệt mạng hai người và làm bị thương hai người khác.[3] Cho dù bị hư hại, nó vẫn ở lại vị trí trong đội hình, nhưng tốc độ bị giảm còn 17 kn (31 km/h; 20 mph). Marlborough tiếp tục bắn với dàn pháo chính của nó cho đến khi độ nghiêng gia tăng khiến hỏa lực không còn hiệu quả. Cuối cùng con tàu được kéo rút lui về Humber,[7] nơi việc sửa chữa nó kéo dài mất hai tháng.[1] Khi công việc sửa chữa hoàn tất vào ngày 29 tháng 7 năm 1916, nó quay trở lại hàng ngũ Hạm đội Grand.[3]

Sau chiến tranh, Marlborough tham gia phục vụ cùng Iron Duke tại Địa Trung Hải. Vào năm 1919, trong cuộc Nội chiến Nga, Marlborough đang làm nhiệm vụ tại Hắc Hải. Theo lệnh của Vua George V, con tàu đã giải cứu người cô của Đức Vua, Hoàng hậu Dowager Maria Feodorovna, cùng các thành viên khác của Hoàng gia Nga, kể cả Đại công tước Nicholas và Hoàng tử Felix Yusupov.[9] Marlborough tiếp tục ở lại cùng Hạm đội Địa Trung Hải cho đến năm 1926, khi được chuyển sang Hạm đội Đại Tây Dương, và lượt phục vụ này kéo dài ba năm cho đến năm 1929, khi nó được rút khỏi hoạt động thường trực. Con tàu bị bán để tháo dỡ vào ngày 27 tháng 6 năm 1932.[7]