После короткого "косметического" ремонта и приема снабжения последовали маневры в Балтийском море с участием флотилии подводных лодок "Зальцведель" (различные крейсера типа "К" неоднократно служили учебными целями для этой флотилии). Учения продолжились с апреля по май, после чего 8 мая крейсер перешел на Северное море, в Вильгельмсхафен. После коротких упражнений с флотом он вернулся на Балтику, где в конце мая состоялись боевые стрельбы главным и зенитным калибрами, с 24 мая по 1 июня "Карлсруэ" прошел докование в Киле и продолжил упражнения. Однако состояние корпуса после тихоокеанского шторма продолжало внушать некоторые опасения, и в середине июня крейсер снова побывал в доке фирмы "Дойче Верке". Профилактический осмотр был проведен перед кратким походом в испанские воды. 17 июня крейсер покинул Киль, 21-го принял в Эль-Ферроле топливо и питьевую воду, и встал на якорь в бухте Лагос. 19 июня "Карлсруэ" вновь миновал Ла-Манш и вернулся на родину.
В середине июля состоялись очередные учебные стрельбы на Балтике, после которых крейсер вновь был переброшен на Северное море, где учения продолжились остаток июля и август. В сентябре "Карлсруэ" снова оказался в Балтийском море, где в конце месяца состоялись флотские маневры. Остаток осени также прошел в череде упражнений в обоих морях - Северном и Балтийском. Корабль совершал переходы с театра на театр как по Кильскому каналу, так и проливами Скагеррак и Категат. В конце декабря состоялись учебные торпедные стрельбы, в которых целью для "Карлсруэ" служил "систершип" "Кельн". Учения и маневры продолжились и в начале 1938 г, хотя их интенсивность в зимний период несколько упала.
20 мая крейсер был выведен из состава действующего флота. Он был избран в качестве первого объекта для серьезной модернизации, которую предполагалось осуществить для всех крейсеров типа "К". В ее ходе намечалось устранить недостатки конструкции, связанные с .недостаточной продольной прочностью корпуса. Порядок проведения работ на отдельных кораблях был определен в конце 1937 г. Первоочередность переоборудования "Карлсруэ" была связана в частности с необходимостью окончательно ликвидировать последствия тихоокеанского шторма.
Работы, начавшиеся в июне 1938 г; по плану должны были завершиться 1 июля следующего, 1939 г. Хотя формально срок удалось выдержать, но достроечные операции затянулась, и начало мировой войны "Карлсруэ" встретил в небоеготовм состоянии. Технически готовый к службе 13 ноября 1939 г, он долго не мог пройти необходимых испытаний, поскольку воды Северного моря стали небезопасными, а планировавшийся выход в Атлантику для проверки прочности усиленного корпуса оказался вообще невозможным. Затем наступила суровая зима 1939/40 гг, и пробы машин пришлось перенести на весну. В начале 1940 г состоялось несколько коротких выходов в центральную часть Балтийского моря - для контроля за нейтральным судоходством. Затем крейсер вновь попал на завод, где работы продолжались до конца февраля. На корабле теперь находился совершенно новый экипаж, членам которого также требовалось время для адаптации к кораблю - и друг к другу. По сути дела, "Карлсруэ" так и не находился в полностью боеготовом состоянии в марте 1940 г, когда он был переведен в Везермюнде для подготовки к намечающейся операции. Для "Учений на Везере" - захвата Норвегии и Дании требовалось участие всех кораблей Кригсмарине, вне зависимости от степени их боевой готовности.
"Карлсруэ", находившийся теперь под командованием капитана цур зее Риве, стал флагманом небольшой группы, предназначенной для захвата Кристиансанна - военно-морской базы в на крайнем юге Норвегии. Кроме крейсера, в состав соединения входили три миноносца ("Грайф", "Лухс" и "Зееадлер"), 7 торпедных катеров 2-й флотилии и их хорошо оборудованная плавбаза "Циндао". Силы десанта включали батальон пехоты и артиллерийский дивизион. Задача представлялась относительно легкой: из всех пунктов высадки Кристиансанн находился ближе всего к германским портам. Однако порт имел весьма серьезную береговую оборону; немцам было также известно, что в нем базируются легкие силы норвежских ВМФ.
7 апреля все единицы группы приняли войска и снабжение, и рано утром следующего дня покинули Везермюнде. В первой половине дня стояла отличная погода, что вряд ли радовало германских моряков, напряженно ожидавших обнаружения британскими самолетами или подводными лодками. Однако к середине дня видимость уменьшилась и на море спустилась дымка - признак близкой полосы тумана. Около 5 часов вечера туман окутал корабли, а видимость не превышала 5 кабельтовых. Это затруднило сосредоточение кораблей боевой группы, намечавшееся на 18:00, а фактически закончившееся только после полуночи. При этом потерялся "Грайф", который Риве уже просто не имел времени ждать. Туман на рассвете хотя и несколько уменьшился, но все же оставался весьма густым, и берег, открывшийся в 6 утра, появился неожиданно. Командир "Карлсруэ" приказал катерам приблизиться к крейсеру и принять войска для десанта. Над судами появился норвежский гидросамолет, впрочем, быстро удалившийся. Риве предположил, что внезапность окончательно утеряна: его отряд и так запаздывал на час против графика; высадка в других портах Норвегии уже развернулась вовсю.
Первоначально немецкой операции в этом районе сопутствовала удача. Следовавший самостоятельно "Грайф" без сопротивления высадил роту самокатчиков в порту Арендаля, к востоку от Кристиансанна. Теперь наступила очередь "Карлсруэ". Крейсер медленно, в густом тумане, вошел во фиорд, ориентируясь на непогашенный маяк Гронинген. Впереди лрямо по курсу лежал скалистый остров Оддеро - ключ обороны военно- морской базы. Всего норвежцы имели в районе Кристиансанна четыре 2-3-орудийных батареи калибром 150-210 мм, однако наибольшую опасность представляли именно батареи Оддеро, поскольку остров неходился непосредственно перед портом - обойти его было невозможно. Дополнительные неприятности заключались в том, что орудия располагались высоко на скалах (до 60 м над уровнем воды), а "Карлсруэ" мог идти только прямым курсом на них, используя лишь свою носовую трехорудийную башню. Для крейсера складывалась чрезвычайно опасная, если не сказать безнадежная ситуация, если бы норвежцы оказались вполне готовыми к бою. .
В тот же момент в залив входил торговый пароход, и Риве решил использовать его в качестве прикрытия от возможного обстрела. Однако приблизившись, он с удивлением обнаружил, что это немецкий "Сиэтл", завершающий рейс из Всет-Индии! От идеи пришлось отказаться, но и далее военные корабли и грузовое судно продвигались к порту рядом друг с другом.
В 6:32, когда туман окончательно рассеялся, норвежские орудия открыли огонь. Первый же залп лег у носа "Карлсруэ", который ответил 3 минуты спустя. Тут же новый залп накрыл корабль, и Риве немедленно повернул на обратный курс, увеличивая дистанцию и вводя в действие обе кормовые башни. Дистанция в этот момент составляла 35-40 каб. Узкий фарватер не позволял долго держаться в секторе обстрела всей артиллерии крейсера, и через несколько минут "Карлсруэ" оказался вновь в исходной точке. В это время появилось подкрепление с воздуха: прибывшие на место действия немецкие бомбардировщики сбросили бомбы на Оддеро. Не обошлось и без конфуза. Одна из бомб попала в "Сиэтл", как раз дошедший до острова. Дым и разрывы закрыли весь остров, и командир "Карлсруэ" решился на вторую попытку. В воздух для корректировки поднялся корабельный "Арадо", а крейсер открыл огонь из носовой башни, двигаясь на этот раз с большей скоростью. Однако батарея "ожила" и вновь накрыла свою цель. Дистанция сократилась настолько, что немецкие орудия даже теоретически не могли попасть в находившиеся "над головой" орудия. Риве пришлось во второй раз повернуть на 16 румбов, прикрывшись дымзавесой. Во время "второго подхода" крейсер вел огонь в течение 17 минут, не причинив норвежцам никакого урона.
Убедившись, что борьба с батареей на курсах подхода- отхода не имеет никаких шансов, командир "Карлсруэ" решил отойти ко входу в залив, и, двигаясь галсами параллельно берегу, стрелять с большой дистанции из всех трех башен, надеясь поразить пушки норвежцев навесным огнем, или, хотя бы отвлечь на себя стрельбу. Миноносцы должны были в это время попытаться форсировать фиорд и высадить войска. Одновременно "наверх" последовал запрос на авиационную поддержку.
За следующие 40 минут (с 7:50 до 9:30) "Карлсруэ" обстреливал батарею с дистанции 60-65 кабельтовых - без видимого успеха. Затем внезапно опустился туман, и огонь пришлось прекратить. Только примерно через час крейсер возобновил стрельбу и двинулся к входу в фиорд - в третий раз. Хотя норвежцы не прекращали отвечать, их огонь становился все более редким и беспорядочным. Сказались последствия бомбардировки с воздуха и с моря, а также общее воздействие длившихся уже 4 часа военных действий на совершенно не готовых к этому норвежских артиллеристов. Крейсер поджидала другая опасность: он едва не наткнулся на скалы в не до конца рассеявшемся тумане. Пришлось возобновить переброску десанта на катера. Около 11 часов утра миноносцы и катера наконец закончили прием людей с "Карлсруэ" и "Циндао" и вошли в окутанный дымом и туманом залив.
