Tàu tuần dương bọc thép đột nhiên bị xem là lạc hậu vào năm 1907, khi Hải quân Hoàng gia giới thiệu lớp tàu chiến-tuần dương Invincible. Chỉ một năm trước đó, người Anh cũng đã cho hạ thủy thiết giáp hạm "toàn súng lớn" mang tính cách mạng HMS Dreadnought. Lớp Invincible cũng có dàn pháo chính bao gồm các khẩu pháo cỡ nòng lớn đồng nhất, đánh đổi vỏ giáp để có tốc độ cao hơn so với Dreadnought. Giống như Dreadnought đã khiến cho mọi thiết giáp hạm trước đó trở thành lạc hậu (và chúng bị đổi tên thành tiền-dreadnought), Invincible có ưu thế về hỏa lực, tốc độ và sự bảo vệ so với tàu tuần dương bọc thép.

Chiếc tàu tuần dương bọc thép cuối cùng được chế tạo là chiếc SMS Blücher của Đức. Cho dù nó có thể là chiếc tốt nhất trong kiểu tàu của nó, nó không thể nào sánh được với những tàu chiến-tuần dương mới. Nó có thể được xem là một thiết kế trung gian hướng đến các tàu chiến-tuần dương Đức trong tương lai, lớn hơn mọi tàu tuần dương bọc thép trước đó, và các khẩu pháo của nó là lớn nhất trong kiểu tàu của nó, mặc dù vẫn nhỏ hơn các tàu chiến-tuần dương tiếp theo. Blücher được cho hoàn tất một phần là vì người Anh đã che giấu người Đức về những đặc tính của Invincible', và cũng vì Blücher đã được chế tạo gần hoàn tất lúc mà thiết kế thật của các tàu chiến-tuần dương Anh được bộc lộ.

Chiến tranh Thế giới thứ nhất

Trận Coronel, vốn diễn ra không lâu trước cuộc đụng độ tại quần đảo Falkland, là một trong những trận chiến sau cùng mà các bên tham gia chính là những tàu tuần dương bọc thép; các trận chiến sau này đều do thiết giáp hạm thời đại dreadnought và tàu chiến-tuần dương thống trị. Không giống những chiếc tiền-dreadnought, tàu tuần dương bọc thép vẫn đóng một vai trò tích cực trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất nhờ tốc độ cao của chúng, và thường được dùng để đối phó các tàu dreadnought, nơi mà chúng thể hiện kém cỏi.

Ví dụ như, trong trận chiến quần đảo Falkland, SMS Scharnhorst và Gneisenau bị các tàu chiến-tuần dương HMS Invincible và Inflexible đánh chìm. Vị chỉ huy Đức, Phó Đô đốc Maximilian von Spee đã từng nhận định chiếc soái hạm của hải quân Hoàng gia Australia HMAS Australia vượt trội hơn lực lượng tàu tuần dương bọc thép và tàu tuần dương hạng nhẹ của ông. Trong cuộc đụng độ tại quần đảo Falkland, trong khi các khẩu pháo Đức hầu hết đều chính xác, chúng đã không thể gây hư hại đáng kể cho các tàu chiến-tuần dương Anh, vốn đã xoay chuyển tình thế khi bắt đầu bắn trúng các tàu chiến của von Spee.

Trong trận Dogger Bank, chiếc SMS Blücher bị phá hỏng bởi một quả đạn pháo từ một tàu chiến-tuần dương Anh, khiến tốc độ của nó bị giảm còn 31,5 km/h (17 knot). Điều này đã buộc Đô đốc Franz von Hipper phải chọn hy sinh chiếc tàu tuần dương bọc thép (bị đánh chìm với tổn thất nhân mạng cực lớn) để các tàu chiến-tuần dương hiện đại và có giá trị của mình thoát được. HMS Warrior, Defence và Black Prince bị mất trong trận Jutland khi chúng tình cờ lọt vào tầm nhìn và tầm bắn của hàng chiến trận Hải quân Đế quốc Đức, vốn bao gồm nhiều tàu chiến-tuần dương và thiết giáp hạm dreadnought.