В составе кораблей Учебно-артиллерийского отряда «Диана» 12 июля 1914 года стояла на Ревельском рейде. Ее экипаж состоял из 15 офицеров, 13 кондукторов, 210 матросов. На борту находились и три офицера-преподавателя, 27 кондукторов-указателей, 339 учеников-комендоров, не имевших возможности приступить к полноценным занятиям из-за отсутствия артиллерии и незаконченности монтажа котлов кормовой группы. На следующий день, еще до рассвета, крейсер, не зажигая огней, вышел из Ревеля в Кронштадт, где через несколько дней экипажу объявили о начале войны.
Крейсер покинули моряки Учебного отряда, постоянную команду пополнили до штатов военного времени, закончили сборку котлов и, в качестве временной меры, нашли в арсеналах порта 10, частично разрозненных от станков, 120-мм орудий. Но командующий флотом вице-адмирал Н.О.Эссен отдал распоряжение вооружить крейсер восьмью орудиями, а два оставшихся установить на пароходе «Россия», переданном незадолго до того военно-морскому флоту.
9 августа «Диана» из Кронштадта уходит обратно в Ревель. «На переходе произвели по одному боевому выстрелу из всех 120-мм орудий. Результаты удовлетворительны»51. Испытали на полном ходу машины и котлы: при встречном ветре 4—5 баллов крейсер развил 17,5 уз, но обнаружилась течь в кожухах котлов. По прибытии «Дианы» в Ревель ее посетил Н.О.Эссен, и после захода солнца по его приказу объявили учебную тревогу по отражению минной атаки.
В середине августа «Диану», как и несколько ранее «Аврору», зачислили во 2-ю бригаду крейсеров и тем самым после десятилетнего перерыва вновь ввели в боевой состав флота. В эту бригаду свели крейсеры, построенные перед Русско-японской войной и способные в новых усповиях эффективно противодействовать лишь кораблям противника более низких классов, чем они сами: от эскадренных миноносцев и ниже. Это ограничение вынуждало командование относительно редко привлекать корабли соединения к непосредственному участию в боевых операциях, и они преимущественно несли дозорную службу, либо к западу от Центральной минноар-тиллерийской позиции, либо в Або-Оландском шхерном районе.
После ремонта и нового испытания котлов «Диона» в течение трех дней конца августа 1914 года близ острова Оденсхольм охраняла работы по съему с мели потерпевшего навигационную аварию и покинутого экипажем германского крейсера «Magdeburg», затем участвовала в совместных маневрах Бригады линейных кораблей, крейсеров «Олег» и «Богатырь», эскадренных миноносцев Здесь же в Военной гавани Ревеля в течение трех недель, до середины октября, 120-мм орудия «Дианы» заменили снятыми с учебного корабля «Император Александр II» десятью 152-мм орудиями. Последующий месяц корабль участвовал в маневрах кораблей Балтийского флота, проводил учебные стрельбы.
Первый месяц зимы для экипажа «Дианы» начался с изучения фарватеров Або-Оландского шхерного района, в течение последующих трех недель в Ревеле исправлялись полученные в шхерах повреждения рулевого управления, а в последние дни 1914 года «Диана» совместно с «Авророй» провела недельное крейсерство в Ботническом заливе. На зимовку оба корабля ушли в Свеаборский порт Гельсингфорса.
Поскольку конструкция корпусов крейсеров того времени и их корабельная архитектура, сохранившая со времен парусного флота принципы побортного и поярусного размещением артиллерии, допускали достаточно простую возможность замены и перестановки орудий, то в начале мая 1915 года во время докового ремонта в Кронштадте на «Диане» решили провести давно задуманное перевооружение, а на «Авроре» — усилить вооружение до 14 152-мм орудий за счет снимаемых с «Дианы».
В ходе перевооружения на «Диане» новое ретирадное орудие сместили в корму относительно положения прежнего 152-мм, а бортовые ютовые — ближе к бортовым срезам верхней палубы, что на 30° увеличило их сектора ведения огня. На каждом крейсере из прежних 20 75-мм орудий сняли 16 (все 10 с батарейной палубы и шесть с верхней) и заделали орудийные порты.
7 июля находящуюся в Кронштадте «Диану» посетил император Николай II. Через четыре дня после высочайшего смотра основные работы были завершены, и крейсер, взяв на борт мастеровых, ушел в Ревель. Полностью работы но нем закончились через месяц, еще две недели потратили на освоение нового главного вооружения. Техническая и практическая скорострельность каждого из 10 130-мм орудий равнялась 10 и 6 выстр./мин соответственно. Емкость погребов главного калибра позволяла принять боезапас на 1500 выстрелов: примерно на 40 мин боя в случае ведения огня по одному из траверзных направлений либо примерно на 25 мин при ведении огня всеми орудиями. Главное преимущество новых орудий и новой системы управления огнем заключалось в больших точности, согласованности и дальности стрельбы. Двукратно выросла масса снарядов, выстреливаемых за минуту по одному из траверзов, на дистанциях боя до 42 кб (дальности стрельбы 75-мм орудий) — с изначальных 649,2 до 1 245,5 кг и троекратно на больших дистанциях — с 414,0 до 1 206,0 кг, Закончив в Ревеле все связанные с перевооружением мероприятия, «Диана» 2 августа 1915 года ушла в Гельсингфорс для присоединения к своей бригаде.
В один из дней середины августа «Диана» вместе с «Авророй» и «Громобоем» в светлое время суток выходила в Ботнический залив, затем более месяца находилась в Або-Оландском шхерном районе. В проходивших в октябре маневрах крейсер «состоял в распоряжении командующего флотом». После осмотра винтов в кронштадтском доке «Диана» 24 ноября 1915 года пришла для зимней стоянки в Гельсингфорс.
Лишь только в 1916 году «Диане» удалось принять непосредственное участие в боевых действиях Первой мировой войны. 16 июня с рейда Люма мимо Утэ вышел отряд в составе «Громобоя», «Дианы» и пяти эсминцев, имевший задачу затруднить транспортное сообщение противника в Норчепингской бухте. В 2 ч 20 мин ночи следующих суток с наших кораблей заметили дымы. Через 15 мин четко обозначились силуэты восьми миноносцев противника: «три первые нефтяные, остальные — угольные». Шедшие в кильватерной колонне со скоростью 19,0— 19,5 уз русские корабли открыли левым бортом централизованный залповый огонь по правилам отражения минных атак на дальних дистанциях. «Первый залп "Громобоя" с установкой 40 кабельтовых [дал] недолет, после чего перешли на поражение завесой, затем с полной скорострельностью»52.
Корабли противника открыли ответный, достаточно беспорядочный, вряд ли управляемый огонь. Их снаряды ложились с недолетом в 5—10 кб и, судя по всплескам воды, имели калибр не более 105 мм. После второго нашего залпа один из германских миноносцев выпустил в сторону русских кораблей две торпеды: одна пересекла их кильватерный строй между «Громобоем» и «Дианой», другая пошла прямо в корму «Дианы», что вынудило крейсер уклониться. После третьего залпа головной миноносец противника повернул вправо на 8 румбов и начал прикрывать дымовой завесой следующие за ним корабли. После четвертого залпа в надстройках второго миноносца заметили крупную вспышку то ли от взрыва, то ли от пожара, после чего германские корабли быстро скрылись за дымовой завесой. Наши же, дав еще несколько залпов, не имея более возможности наблюдать результаты стрельбы и предполагая значительные к тому моменту недолеты, прекратили огонь: последняя установка прицелов на «Громобое» составила 70 кб, на «Диане» — 60. За время боя «Громобой» израсходовал 37 203-мм и 113 152-мм снарядов, а «Диана» — 103 130-мм. В 3 ч 05 мин отряд снизил скорость до 18,5 уз и лег на прежний курс.
А ровно через 3 ч — новый бой: в 6 ч 05 мин с «Громобоя» справа по борту заметили перископ. Бурун отсутствовал, а это означало, что подводная лодка либо стоит на месте, либо маневрирует малым ходом, занимая более выгодную для торпедной атаки позицию. Через 5 мин этот же перископ оказался уже но правом траверзе подошедшей на это место «Дианы», в 6 кб от нее. «Диана», в отличие от «Громобоя», не ушла вперед, а, положив руль вправо, начала описывать циркуляцию вокруг места обнаружения подводной лодки и открыла правым бортом огонь 130-мм противолодочными ныряющими снарядами. Крейсер поставил перед собой завесу из падающих на удалении 3 кб снарядов, затем, когда к месту обнаружения перископа приблизились на то же расстояние в 3 кб, дистанцию стрельбы снизили еще, для чего поставили стволы орудий на предельный угол снижения. Пройдя полную окружность и выпустив 110 снарядов, «Диана» прекратила огонь. На поверхности явных следов гибели лодки не наблюдалось. Поскольку снаряды ложились очень кучно, все взрывались, а сотрясения от подводных взрывов были настолько сильные, что передавались даже на корпус находившегося на удалении 10— 15 кб «Громобоя», то все сочли, что лодка либо уничтожена, либо сильно повреждена. Но такая сосредоточенная, интенсивная, на дистанции «пистолетного выстрела» стрельба представляла опасность не только для противника, но и для находившихся вне внутренних помещений членов экипажа «Дианы». Обошлось без жертв и раненых, но осколками собственных снарядов у носового 130-мм орудия крейсера повредили принимающий прибор системы управления огнем.
В 13 ч по радио поступил приказ вернуться в Гельсингфорс, и к вечеру того же дня, 17 июня 1916 года, пройдя за 30 ч похода 525 миль, оба крейсера и пять миноносцев стали на рейде Свеаборгского порта.
1 июля на находящейся к тому времени уже в Кронштадте «Диане» закончили установку четырех 75-мм зенитных орудий. Но не лучшим итогом проведенных в предвоенные годы и в годы войны модернизации котельной установки, усилении артиллерийского вооружения, прокладки на верхней палубе рельсов для размещения 126 гальваноударных мин заграждения53 стал рост водоизмещения корабля: нормального до 7050 т, полного — до 7490 т, что, увеличив осадку крейсера до 7,0 м (при полном водоизмещении —до 7,3 м), осложнило использование корабля на мелководьях Балтийского моря и особенно в Моонзундском проливе.
Дело в том, что в тот период, летом 1916 года, проходила подготовка к проведению так и не состоявшейся крупной фронтовой с привлечением сил флота операции по вытеснению германских войск с юго-западного побережья Рижского залива. В рамках этой операции отряду в составе линкора «Слава», крейсеров «Диана» и «Аврора», минного заградителя «Амур», пяти канонерских лодок, двух дивизионов миноносцев, дивизиона тральщиков ставилась задача прикрытия движения транспортов с армейскими частями и десантирования их на материковый берег Ирбенского пролива.
13 июля «Диана» подошла к Моонзунду. Незадолго до этого в результате интенсивных двухнедельных землечерпательных работ глубину фарватера в Моонзундском проливе увеличили с 4,6 до 6,7 м, что оставалось явно недостаточным для нормального прохождения фарватера «Дианой». «Моонзунд крейсер прошел на буксире двух пароходов с носа и двух с кормы. Воду из холодильников и котлов выпустили, оставили только 50 т в междудонном отделении и 40 т угпя. Углубление форштевнем 20'5" [6,22 м] и ахтерштевнем 21'З" [6,48м]. На перекатах команду перегоняли в носовое отделение и этим поднимали корму на 5—6' [0,13—0,15 м]»54. Не менее сложно проходила Моонзуднский пролив и «Аврора», тем более что на ее борту оставалось несколько больше запасов угля и пресной воды: 350 и 250 т соответственно55. В день своего прихода в Рижский залив, 13 июля, а затем и два следующих дня, «Диана» на период светлого времени суток уходила из Куйваста к мысу Церель «для защиты заградителей и миноносцев от воздушных атак. Неприятельские самолеты показывались, но не атаковали»56. В дальнейший период пребывания в Рижском заливе «Диана» большую часть времени базировалась на расположенный ближе к Ирбенскому проливу Аренсбург, на рейде которого 24 августа крейсер, выпустив 69 зенитных шрапнельных снарядов, отразил нападение трех германских самолетов. Через неделю при следовании на дозорную службу на Ирбенскую минно-артиллерийскую позицию «Диана», вовремя предупрежденная сиреной с находящегося в ее охранении эсминца «Войсковой», благополучно уклонилась от выпущенной с подводной лодки торпеды. В связи с принятием решения о постановке «Авроры» на годичный заводской ремонт57 этот крейсер находился в Рижском заливе несколько меньше времени, чем «Диана», и 6 сентября прибыл в Кронштадт. Крейсер же «Диана», пробыв в Рижском заливе более трех месяцев, 23 октября 1916 года вернулся к своей бригаде в Гельсингфорс, где еще через полтора месяца «встал, по зимней диспозиции, у острова Вракхольм»58. Здесь 3 марта 1917 года экипажу «Дианы», как и экипажам других находившихся в Гельсингфорсе кораблей, объявили об отречении императора Николая II. На кораблях и на берегу начались расправы над офицерами: на «Диане» матросы убили старшего офицера крейсера капитана 2 ранга Б.Н.Рыбкина и тяжело ранили старшего штурмана лейтенанта П.П.Любимова. «Для успокоения команды на "Диану" прибыл депутат [Государственной думы Ф.И.] Родичев, выступившей перед ней с речью. По его уходу [матросы] кричали "Ура!"»59, а еще через неделю они, как и матросы крейсеров «Россия» и «Громобой», присягнули пришедшему к власти Временному правительству.
Выходившие в море в апреле 1917 года на опробование после зимней стоянки котлов, машин, механизмов крейсеры 2-й бригады «Россия», «Громобой», «Диана» ушли в конце весны на несколько дней на учебные стрельбы в Ревель. По возвращении в Гельсингфорс состоялся выход в море на бригадные маневры, опять-таки со стрельбами. Военная кампания того года ознаменовалась напряженными боевыми столкновениями двух противоборствующих флотов за обладание важнейшим в стратегическом плане Рижским заливом и акваториями прилегающих к нему проливов. Крейсеры 2-й бригады к участию в них не привлекались и большую часть навигации того года находились в Або-Оландском шхерном районе. И все же 2 октября на находящуюся в Лапвике «Диану» поступил приказ о срочном присоединении к Морским силам обороны Рижского залива. К северному входу в Моонзундский канал «Диана» подошла днем 3 октября, но к тому моменту многодневное сражение за Моонзундские острова перешло в завершающую фазу, и в последующие два—три дня под давлением превосходящих сил противника наши корабли покинули Рижский залив, Не стрелявшая ни разу, если не считать двух спучаев кратковременных обстрелов пролетавших мимо германских самолетов, «Диана» ушла 6 октября к своей бригаде.
А вскоре Балтийский флот начал оставлять свои базы и в Финляндии: 22 декабря 1917 года 2-я бригада крейсеров в составе «России», «Дианы» и вернувшейся незадолго до того с заводского ремонта «Авроры» навсегда покинули Гельсингфорс. Переход проходил в тяжелых условиях зимнего плавания: туман, снег, в восточной части Финского залива появились льды. 23 декабря, еще до рассвета, все три крейсера близ острова Сескар затерло в сплошных ледяных полях. Выручил подошедший более чем через сутки ледокол «Ермак», осуществлявший проводку линкора «Гражданин» (бывший «Цесаревич»). Сложнее всего пришлось «Диане», шедшей замыкающей в колонне по пробиваемому «Ермаком» каналу: ее обжимало и затирало во льдах чаще всего. Довелось «Диане» на исходе похода, уже «на створе петергофских огней», «посидеть» пять часов во льдах на мели; выручил опять-таки «Ермак», стянувший крейсер после нескольких попыток на глубокую воду. Лишь к вечеру 27 декабря, оставив флагманский корабль бригады — «Россию» — в Кронштадте, «Диана» и «Аврора» под проводкой все того же «Ермака» достигли Петрограда, где оба крейсера стали на зимнюю стоянку у Адмиралтейского завода.
На этом фактически и закончилась продолжавшаяся в течение чуть более пятнадцати лет служба крейсера «Диана». В навигацию 1918 года с экипажем, которого едва хватало для несения минимально необходимой вахтенной службы, «Диана» совершила свой последний поход, вернувшись из Петрограда в Кронштадт, где, как и многие другие корабли Балтийского флота, в том числе и «Аврора», стала на прикол. Орудия сняли, машины, котлы, механизмы, системы вывели из эксплуатации и приготовили к длительному хранению; для присмотра за корабельным имуществом на борту осталось лишь незначительное число людей. В первой половине 1922 года по приказу командования крейсер покинули и они — теперь «Диану» охраняли с причальной стенки часовые из армейских частей гарнизона кронштадтской крепости.