完工後編入大西洋艦隊，為第10巡洋艦艦隊的旗艦。後轉入太平洋艦隊的第11巡洋艦艦隊，仍擔當旗艦。1942年6月，編入第16特混艦隊，與企業號和大黃蜂號壹起參加了中途島海戰。後來作為TF61.2的成員南下瓜島，8月24/25日參加東所羅門群島海戰，10月又編入TF64參加了聖塔克魯斯海戰。後來壹直活躍於該地區，不斷為瓜島守軍輸送補給。11月12/13日，在瓜島戰役裏最慘烈的瓜島以北海戰中，遭遇日本艦隊。本艦首先被日驅逐艦“曉”號的魚雷擊中，後又遭到己方“舊金山(San Francisco)”號重巡洋艦（舷號CA-38，新奧爾良級5號艦）的誤擊舊金山對友軍的齊射十分準確，亞特蘭大被舊金山極近距離命中19發203毫米炮彈，如此喪心病狂的TK，學姐的艦橋完全被打癱（同級輕巡洋艦San Diego表示，回到加州壹定要管教好San Francisco）(也有資料認為是日本軍艦擊中了它)，直到2時，舊金山才停止攻擊，但由於開火暴露了位置，舊金山遭到了霧島號的炮擊，艦上的美艦隊副司令斯科特( Norman Scott)將軍也在此時重傷隨後陣亡（報應啊）。魚雷給亞特蘭大號的左舷動力艙造成很大破壞，使其逐漸喪失動力。13號中午在瓜島北方三海裏處被放棄並自沈。日艦“曉”號不作死就不會死的熊孩子也在此役戰沈。
亞特蘭大***獲得5枚戰役之星（參加過五次戰鬥，並取得戰果，打下飛機都算）。另外由於她在最後壹次戰役中的英勇表現，她也獲得了美國總統嘉獎令。
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