1-я разведывательная группа, шедшая в строю пеленга к юго-западу от банки Сарычева, попала в район действия английской подводной лодки Е-1. 19 августа 1915 г. в него попала торпеда калибра 450 мм с этой лодки, действующей в Балтийском море совместно с русским Балтийским флотом (командир командор Ноэль Ф.Лоренс) с 17 октября 1914 г.
8 ч.10 м. 19 августа 1915 г. подводная лодка Е-1 обнаружила между островами Фарэ и Эзель немецкие линейные корабли и через 10 минут выпустила с дистанции 1 каб. торпеду по головному "Зейдлицу".
С флагманского крейсера был замечен воздушный пузырь торпедного выстрела справа по траверзу. Никакие повороты корабля спасти его не могли, и только случайно торпеда прошла за кормой. Но подводникам все же повезло, потому что она попала в нос "Мольтке", шедшего левее и позади "Зейдлица". На "Мольтке" только что разобрали предостерегающий сигнал и в момент попадания были на циркуляции, но из-за мелкой ряби след торпеды заметили очень поздно. Попадание пришлось в носовую часть правого борта.
В носовой торпедный отсек и два смежных с ним помещения поступило 435 т воды, при этом погибло 8 человек экипажа. В носовом торпедном отсеке два или три боевых зарядных отделения торпед были разрушены, взрывчатка рассыпана, но детонации не произошло. Линейный крейсер смог развить скорость 15 узлов. 22 августа он прошел через Кильский канал и стал на ремонт в плавучий док верфи "Блом унд Фосс" в Гамбурге.
Случай с попаданием этой торпеды можно привести как доказательство пристального внимания военно-морского ведомства к проблемам безопасности кораблей. Тирпицу пришлось много раз указывать отделу конструирования и, соответственно, департаменту проектирования на опасность, которая может возникнуть из-за наличия в одном отсеке большого количества торпед, и приложить большие усилия, чтобы найти способ, как ее уменьшить.
Ремонт корабля был произведен верфью "Блом унд Фосс" с 23 августа по 20 сентября 1915 г. (за 27 дней), так что линейный крейсер смог принять участие в выходах флота Открытого моря 23/24 октября 1915 г. и последующих боевых действиях до мая 1916 г.
В Ютландском бою 31 мая 1916 г. "Мольтке" был четвертым кораблем в боевой линии 1-й разведывательной группы.
16 ч.40 м. Вице-адмирал Хиппер указал своим кораблям распределение целей."Мольтке" должен был стрелять по "Тайгеру", и концевой в британской линии "Нью-Зиленд" остался необстрелянным и сосредоточил свой огонь на "Мольтке".
Около 16 ч.50 м. снаряды "Мольтке" попали в бак, а затем через несколько минут в две башни "Тайгера" и временно вывели их из действия. Четвертое попадание под одно из 152-мм орудий причинило мало вреда. В следующие полчаса он достиг ещё четырех попаданий в "Тайгер", но в этот раз крупных повреждений они не вызвали. В первый период боя стрельба "Мольтке" была лучшей из всех немецких кораблей, так как в первые 15 минут боя на дистанции от 14 100 м (76 каб.) до 12 300 м (66 каб.) он добился девяти попаданий в "Тайгер". До 17 ч.00 м. в "Мольтке" всё ещё не было ни одного попадания, и он давал залпы из всех своих орудий каждые 20-25 секунд.
Повреждения линейного крейсера "Мольтке" полученные 19 августа 1915 г. от взрыва торпеды с подводной лодки Е-1
17 ч.05 м. От снарядов "Фон-дер-Танна" взорвался и погиб британский линейный крейсер "Индефатигейбл". "Нью-Зиленд" тотчас же перенес огонь с "Мольтке" на "Фон-дер-Танн", но в этот тяжелый для англичан момент в бой вступила 5-я эскадра линейных кораблей. Огонь 5-й эскадры сразу дал некоторые результаты. В этот период "Мольтке" выпустил 4 торпеды по "Куин Мери", когда тот находился на дистанции в пределах досягаемости немецких торпед, но попаданий не достиг, поскольку вероятность попадания на таком расстоянии при существовавшем соотношении скоростей торпеды и целей была ничтожной.
В ходе дальнейшего боя "Мольтке" последовательно стрелял по различным британским кораблям, среди которых были "Нью-Зиленд" и "Малайа", но попаданий не достиг. Он израсходовал 259 280-мм бронебойных снарядов (32% боекомплекта), а также 75 снарядов с донным взрывателем и 171 150-мм снаряд с головным взрывателем (13,7% боекомплекта) по "Тайгеру" и нескольким британским эсминцам. Он оказался единственным немецким линейным крейсером, сохранившим свои боевые качества до конца боя, и с 21 ч.05 м. стал флагманским кораблем вице-адмирала Хиппера.
Несмотря на разрыв 343-мм снаряда в непосредственной близости от корабля и попадание в "Мольтке" четырех 381-мм снарядов англичан и на то, что дополнительное сжигание жидкой нефти образовало в топках много шлака, крейсер всё-таки смог развить скорость 25 узлов. В свою очередь он получил следующие попадания. В 17 ч.16 м. 343-мм снаряд с "Тайгера" разорвался под водой рядом с носовой частью корабля, пробив осколками наружную обшивку корпуса и вызвав поступление воды внутрь корпуса.
Все следующие 381-мм снаряды были с линкоров "Бархэм" и "Вэлиэнт".
17 ч.26 м. Первый снаряд (очевидно, бронебойный) пробил 200-мм бортовую броню с дистанции 16 400 м (88 каб.) ниже 150-мм орудия № 5 и разорвался во внешней угольной яме. Орудие № 5 было разбито, а подготовленные к стрельбе снаряды охватил огонь, убив всех 12 человек в каземате. Пламя проникло через подъёмник в пороховое отделение и сожгло там двух человек. Это было одно из самых опасных попаданий.
17 ч.27 м. Второй снаряд пробил корпус корабля и попал с внутренней стороны в бортовую 100 мм броню в кормовой части корабля. Плита упала за борт и над броневой палубой поднялся 9– метровый столб воды.
Третий снаряд разорвался на броневом поясе толщиной 270 мм, он вошел на 200 мм в ее нижнюю кромку (толщиной 130 мм). Поддерживающие нижнюю плиту листы обшивки корпуса прогнулись и разорвались на длине 21,6 м, что вызвало поступление воды внутрь.
Четвертый снаряд произвел действие, похожее на действие третьего снаряда, но со значительно большим эффектом, так как вошел в толстую броню на 300 мм с задней стороны плиты. Повреждения наружной плиты и затопление были аналогичны действию третьего снаряда. Дистанция, с которой были выпущены два последних снаряда, составляла 15000-14000 м (81-76 каб.).
"Мольтке" возвращается после Ютландского боя. 1 июня 1916 г.
"Мольтке" во время буксировки в Вильгельмсхафен. Апрель 1918 г.
В результате одного близкого разрыва и попаданий этих четырех снарядов в корабль поступило около 1000 т воды. Судовой журнал зафиксировал потери экипажа, которые составляли 17 убитых и 23 раненых (или 3,5% численности экипажа). К концу боя на крейсере окончательно вышли из строя два 150-мм орудия.
Когда 31 мая 1916 г. в 19 ч. 47 м. вице-адмирал Хиппер вынужден был оставить свой тяжело поврежденный флагманский "Лютцов". Адмирала и его штаб снял эскадренный миноносцец G-39, чтобы в дальнейшем передать на "Мольтке". Этому препятствовал продолжавшийся бой, поэтому командующий 1-й разведывательной группы лишь в 22 ч.05 м. поднял свой флаг на "Мольтке" и снова смог принять командование группой.
До 6 июня 1916 г. вице-адмирал Хиппер оставался на борту корабля. "Мольтке" первым поставили в сухой док в Вильгельмсхафене и затем в плавучий док в Гамбурге, где его с 7 июня по 30 июля 1916 г. (за 53 дня) отремонтировала верфь "Блом унд Фосс", и он был снова введен в строй 30 июля 1916 г.
После короткой боевой подготовки в западной части Балтийского моря 14 августа 1916 г. он снова был в полной боевой готовности и 18/20 августа принял участие в походе флота в Сандерленд в качестве флагманского корабля 1-й разведывательной группы, поскольку к этому моменту из её состава, кроме "Мольтке", в боевой готовности был только "Фон-дер-Танн". Командованию флота пришлось выделить для их поддержки линкоры "Байерн", "Маркграф" и "Гроссер Курфюрст".
25/26 сентября 1916 г. "Мольтке" с командующим 1-й разведывательной группы на борту принял участие в составе сил прикрытия в операции 2-й флотилии эскадренных миноносцев во главе с капитаном 1-го ранга Хейнрихом (на легком крейсере "Регенсбург") и дошел до широты банки Терсхеллинг. 20 октября 1916 г. "Мольтке" перестал быть флагманским кораблем вице-адмирала Хиппера. В ноябре "Мольтке" принял участие в походе флота, который оказывал помощь двум севшим на мель у Ютландского полуострова немецким подводным лодкам. За время до сентября 1917 г. боевых действий между крупными кораблями противников не произошло.
Во время высадки в сентябре-октябре 1917 г. десанта немецких войск в Балтийском море на острова Эзель, Моон и Даго была сформирована немецкая эскадра под командованием вице-адмирала Шмидта. Флагманским кораблем эскадры стал "Мольтке". В конце октября 1917 г. после успешного завершения операции корабли вернулись в Северное море, а 3 ноября 1917 г. вице-адмирал Шмидт снова перешел на свой флагманский линкор "Остфрисланд".
Едва появившись в Северном море, "Мольтке" 17 ноября 1917 г. направили на поддержку 2-й разведывательной группы, и он дошел до района северо– западнее Гельголанда. Однако боевых действий снова не произошло. После этого он ушел на текущий ремонт. 29 марта 1918 г. "Мольтке" с "Гинденбургом" и 4-й разведывательной группой использовались как прикрытие 14-й полуфлотилии тральщиков, постоянно тралящих британское минное поле . То же самое имело место и 19 апреля 1917 г., когда он, "Дерфлингер" и 4-я разведывательная группа использовались как прикрытие перехода во Фландрию четырех миноносцев 3-й флотилии.