Khi được đưa ra hoạt động vào tháng 11 năm 1904, Elsass được phân về Đội 4 thuộc Hải đội Chiến trận 2 của Hạm đội Đức cùng với chiếc tàu chị em Braunschweig và chiếc thiết giáp hạm cũ Weissenburg. Hải quân Đức vào năm 1905 bao gồm bốn đội với ba thiết giáp hạm mỗi đội, được phân thành hai đội cho mỗi hải đội; chúng được hỗ trợ bởi một hải đội tuần dương, bao gồm hai tàu tuần dương bọc thép và sáu tàu tuần dương bảo vệ.[2][4] Đại tá Hải quân (Kapitän zur See) Reinhard Scheer nhận quyền chỉ huy con tàu vào năm 1907;[5] ông sẽ tiếp tục được đề bạt chỉ huy toàn thể Hạm đội Biển khơi Đức trong trận Jutland vào năm 1916 và sau cùng là Tham mưu trưởng Hải quân.[6] Scheer giữ trách nhiệm chỉ huy con tàu trong hai năm.[7]

Vào năm 1909, chiếc thiết giáp hạm cùng với các tàu chị em Hessen và Preussen được chuyển về Đội 3 thuộc Hải đội Chiến trận 2 của Hạm đội Đức. Vào lúc này, họ đã chế tạo thiết giáp hạm đủ để tăng biên chế cho mỗi đội từ ba lên bốn chiếc.[8] Vào tháng 3 năm 1909, một quả mìn đã phát nổ trên tàu trong lúc đang huấn luyện tại Kiel, làm hai thủy thủ thiệt mạng và sáu người khác bị thương.[9]

Sau khi Chiến tranh Thế giới thứ nhất nổ ra vào năm 1914, Elsass được chuyển về Hải đội Chiến trận 4 thuộc Hạm đội Biển khơi Đức,[10] đơn vị dưới sự chỉ huy của Phó đô đốc Ehrhard Schmidt.[11] Vào tháng 7 năm 1915, sau khi bị mất chiếc tàu tuần dương rải mìn Albatross trong biển Baltic, các con tàu thuộc Hải đội Chiến trận 4 được chuyển sang tăng cường cho lực lượng hải quân Đức tại khu vực này.[12] Vào các ngày 11 và 19 tháng 7, các tàu tuần dương Đức dưới sự hỗ trợ của Hải đội Chiến trận 4 đã tiến hành càn quét trong khu vực Baltic, cho dù không đụng độ với bất kỳ lực lượng Nga nào.[13]

Đến tháng 8 năm 1915, Hạm đội Đức dự định quét sạch lực lượng Hải quân Nga khỏi vịnh Riga nhằm giúp đỡ cho Lục quân Đức tiến quân đến thành phố này. Hải đội Chiến trận 4, được sự tham gia của Hải đội Chiến trận 1 bao gồm tám thiết giáp hạm thuộc các lớp Nassau và Helgoland của Hạm đội Biển khơi, cùng ba tàu chiến-tuần dương và một loạt các tàu chiến nhỏ khác. Đơn vị đặc nhiệm này được đặt dưới quyền Phó đô đốc Franz von Hipper, cho dù quyền chỉ huy tác chiến vẫn thuộc về Phó đô đốc Schmidt.[13] Sáng ngày 8 tháng 8, phía Đức thực hiện cuộc tiến quân đầu tiên vào khu vực vịnh; Elsass và Braunschweig được giao nhiệm vụ đối đầu với chiếc thiết giáp hạm tiền-dreadnought Nga Slava, ngăn cản nó can thiệp hoạt động của các tàu quét mìn Đức. Tuy nhiên, khi mọi việc trở nên rõ ràng là không thể quét sạch các bãi mìn trước khi trời tối, Schmidt hủy bỏ hoạt động.[14] Một cố gắng thứ hai được tiến hành vào ngày 16 tháng 8; lần này Elsass ở lại phía ngoài vịnh trong khi các thiết giáp hạm dreadnought Nassau và Posen đảm trách vai trò đối phó với Slava.[15] Đến ngày 19 tháng 8, các bãi mìn Nga được quét sạch và chi hạm đội Đức tiến vào vịnh. Tuy nhiên, các báo cáo về hoạt động của tàu ngầm Đồng Minh trong khu vực đã buộc phía Đức hủy bỏ chiến dịch vào ngày hôm sau.[16]

Đến năm 1916, do thiếu hụt nhân sự, các con tàu thuộc Hải đội 4 được cho xuất biên chế.[10] Vào ngày 25 tháng 7 năm 1916, Elsass trở thành một tàu thực tập, đồng thời là một trại lính nổi tại Kiel.[2] Sau khi chiến tranh kết thúc, Hiệp ước Versailles, vốn thỏa thuận nhằm kết thúc cuộc xung đột, đã quy định Đức được phép giữ lại sáu thiết giáp hạm thuộc các "kiểu Deutschland hoặc Lothringen". Elsass được chọn giữ lại để sử dụng như một tàu huấn luyện cho Hải quân Đức được tổ chức mới.[2]

Vào năm 1923, con tàu được đại tu. Elsass được đưa vào ụ tàu của hãng Kriegsmarinewerft ở Wilhelmshaven,[1] nơi tháp chỉ huy của nó được tái cấu trúc; công việc kéo dài cho đến năm 1924.[2] Nó cùng với Braunschweig và thiết giáp hạm Schlesien thuộc lớp Deutschland được phân về Trạm Bắc Hải.[17] Elsass phục vụ cùng hạm đội cho đến năm 1930 khi nó được rút khỏi hoạt động thường trực vào ngày 25 tháng 2 năm 1930 để đưa về lực lượng dự bị. Con tàu được rút khỏi Đăng bạ Hải quân vào ngày 31 tháng 3 năm 1931 và tiếp tục được sử dụng như một lườn tàu tại Wilhelmshaven cho đến năm 1935. Hải quân Đức bán chiếc thiết giáp hạm cũ cho hãng Technischer Betrieb des Norddeutscher Lloyd vào ngày 31 tháng 10, và Elsass được tháo dỡ vào năm tiếp theo.[2]