Những chiếc trong lớp Helgoland đã hoạt động cùng nhau như một đơn vị của Hạm đội Biển khơi Đức; chúng đã phục vụ như là Đội 1 trực thuộc Hải đội Chiến trận 1.
Hạm đội được tập trung để tấn công, dưới quyền chỉ huy của Phó Đô đốc Hipper, bao gồm bốn thiết giáp hạm lớp Nassau và bốn chiếc lớp Helgoland, các tàu chiến-tuần dương Seydlitz, Moltke và Von der Tann cùng một số tàu chiến nhỏ khác.
Khoảng nữa đêm ngày 1 tháng 6, những chiếc thuộc lớp Helgoland và Nassau ở trung tâm đội hình của hàng chiến trận Đức đã bắt gặp Chi hạm đội Khu trục 4 Anh Quốc.
Trong hầu hết thời gian của trận chiến, Hải đội Thiết giáp 1 hình thành nên phần trung tâm của hàng chiến trận, phía sau Hải đội Thiết giáp III dưới quyền Chuẩn Đô đốc Behncke, và được nối gót bởi các thiết giáp hạm tiền-dreadnought già cỗi thuộc Hải đội Thiết giáp II của Chuẩn Đô đốc Mauve.
Chúng đã tham gia nhiều hoạt động của Hạm đội tại Bắc Hải, bao gồm cuộc xuất quân vào ngày 31 tháng 5 năm 1916 vốn đã đưa đến Trận Jutland.
Luật Hải quân quy định tuổi đời hoạt động của thiết giáp hạm được giảm từ 25 năm xuống còn 20 năm, điều này được thực hiện nhằm thúc đẩy Quốc hội Đức dành ngân sách cho các con tàu mới.
Đô đốc von Tirpitz chuộng áp dụng cách sắp xếp này cho lớp Helgoland, nhưng Văn phòng Chế tạo cảm thấy hai tháp bắn thượng tầng dễ dàng bị loại bỏ chỉ với một phát bắn trúng.
Những chiếc thuộc lớp Helgoland, SMS Helgoland, SMS Ostfriesland, SMS Thüringen và SMS Oldenburg, được đặt hàng dưới những cái tên tạm thời tương ứng là Ersatz Siegfried, Ersatz Oldenburg, Ersatz Beowulf và Ersatz Frithjof.
Các con tàu cũng đã tham gia tác chiến một cách hạn chế tại biển Baltic, chủ yếu là trong Trận chiến vịnh Riga bị bỏ dỡ vào tháng 8 năm 1915.
Hai chiếc thuộc lớp thiết giáp hạm Minas Geraes được chế tạo cho Brasil bố trí cùng một số lượng pháo chính nhưng theo một sự sắp xếp hiệu quả hơn.
