美国海军于1942年所使用的敌我辨识相片。
阿尔及利亚号重巡洋舰于第二次世界大战爆发时成为法国海军第一巡洋舰队的旗舰；该舰队尚包含了杜布雷号重巡洋舰、福煦号重巡洋舰（英语：French cruiser Foch）、杜肯号重巡洋舰（英语：French cruiser Duquesne）、图尔维尔号重巡洋舰（英语：French cruiser Tourville）、柯尔贝尔号重巡洋舰（英语：French cruiser Colbert (1928)）与部分来自第5、第7与第9驱逐舰队的驱逐舰。阿尔及利亚号、杜布雷号、史特拉斯堡号战舰与英国皇家海军所属的竞技神号航空母舰均驻扎于法属西非的基地达卡，负责猎捕德军的施佩伯爵号装甲舰。
1940年3月，阿尔及利亚号在法国土伦完成升级改装后即与布列塔尼号战列舰一同载运3,000箱法国所属的黄金前往加拿大。同年4月，阿尔及利亚号返回地中海。当意大利向法国宣战时，本舰亦于同年6月炮击了意大利北部的海港城市热那亚[1]。阿尔及利亚号在法国战败投降前的最后一项任务是担任船团护卫舰。
在法国于1940年战败后，阿尔及利亚号持续服役于维希法国海军中，母港仍然为土伦。在维琪海军的服役生涯中，本舰执行过的唯一一项任务是护送于凯比尔港海战中遭受英军攻击且受损严重的普罗旺斯号战舰返回土伦。1941年，本舰的次要武装与防空火力均获得大幅强化；次年本舰更加装了早期型的法国制雷达。
当德军于1942年11月27日入侵“自由区”时本舰仍然停泊于土伦；本舰随后为避免遭德军掳获，遂在法国舰队的自沉行动中于土伦自行凿沉。舰上官兵在舰体各处安置了炸药；德军方面试图以“自行凿沉不符合停战协定的规定”等说辞力劝法军官兵，阿尔及利亚号的指挥官则要求德军等待前者上级的指示后再做定夺，而此时引信已然被点燃。当法军指挥官终于抵达时，他下令全体官兵离舰；德军随后准备登舰，但舰体却于不久后爆炸，并持续燃烧了20天。
意大利于1943年3月18日打捞了部分舰体。其余舰体则于1944年3月7日再次爆破凿沉，并最终于1949年全部打捞上岸拆解[2]。