В годы Второй мировой войны крейсер нёс службу в Атлантике (1939—1940), Индийском (1940—1941) и Тихом океанах (1941—1945). Участвовал в сражениях в Коралловом море (1942), острове Саво (1942), Гуадалканале (1942), Новой Гвинее (1942—1944), высадке в заливе Лейте (1944) и заливе Лингаен (1945).
21 октября 1944 года в заливе Лейте "Австралия" была атакована самолётом камикадзе (впервые), в результате чего погибло 23 моряка и 52 было ранено (включая командира, умершего от ран впоследствии).
5-6 января 1945 года в заливе Лингаен крейсер был несколько раз атакован самолётами камикадзе, в результате чего на корабле погибло 39 моряков и 56 было ранено. Сам крейсер получил повреждения, был отбуксирован в Сидней и находился в ремонте до 17 мая 1945 года.
Выведен из состава флота 31.08.1954 г.