Az első világháború kitörésekor hamar nyilvánvalóvá vált, hogy Olaszország semlegessége miatt a császári és királyi (cs. és kir.) haditengerészetnek egyedül kell szembenéznie a brit egységekkel támogatott francia flottával. A nyomasztó francia túlerő már a kezdetek kezdetén reménytelenné tett minden földközi-tengeri hadműveletet, a cs. és kir. haditengerészetnek az Adria feletti uralom megtartására és a partvédelemre kellett koncentrálnia. A háború alatt követendő taktikára a Monarchiát földrajzi és stratégiai helyzete predesztinálta. Az adriai háborút túlnyomórészt korlátozott erők bevetésével, korlátozott célokért folyó hadműveletek jellemezték. Ebben fontos szerepe volt az új fegyver, a tengeralattjáró által jelentett fenyegetésnek.
Anton Haus tengernagy, az osztrák–magyar hadiflotta parancsnoka a háború elején különösen óvatos volt a nagyobb egységek harcbavetését illetően, feltételezve, hogy Olaszország előbb-utóbb hadba lép a Monarchia ellen. A francia flotta már 1914 augusztusában megkísérelte a betörést az Adriára, és augusztus 16-án a Monarchia elszenvedte első jelentősebb veszteségét. A Montenegró előtt blokádszolgálatot teljesítő ZENTA cirkálót egy egész francia csatahajó-flotta lepte meg, és az egyenlőtlen küzdelemben a kiöregedett cirkáló elsüllyedt. A franciák később mégis kénytelenek voltak nehéz hajóegységeiket végleg kivonni az Adriáról. Ennek oka az osztrák–magyar tengeralattjárók tevékenysége volt. 1914. december 21-én az U 12 megtorpedózta és súlyosan megrongálta a francia JEAN BART dreadnoughtot, 1915. április 27-én pedig az U 5 elsüllyesztette a francia LEON GAMBETTA páncélos cirkálót.
1915. május 23-án Olaszország hadat üzent a Monarchiának. A hadüzenet éjszakáján Haus a teljes osztrák–magyar flottával kihajózva meglepetésszerű támadást intézett az olasz partok ellen. A háború során ez volt a cs. és kir. haditengerészet legnagyobb szabású együttes hadművelete. Az olaszok is próbálkoztak partok elleni akciókkal, de miután két páncélos cirkálójuk (AMALFI, GARIBALDI) német, illetve osztrák–magyar tengeralattjárók torpedóinak esett áldozatul, felhagytak ezekkel a kísérletekkel.
1915. október 6-án megindult a központi hatalmak sikeres offenzívája Szerbia ellen. Szerbia katonai összeomlásával a király a hadsereg maradékával Albániába menekült. A szerbeket az albán kikötőkből antanthajók szállították Korfu szigetére. A cs. és kir. cirkálók kilenc alkalommal futottak ki az albán kikötők elleni rajtaütésekre. December 5-én a Horthy Miklós sorhajókapitány vezette NOVARA-csoport ütött rajta San Giovanni di Meduán. A legnagyobb szabású vállalkozásra december 29-én Durazzo kikötője ellen került sor. A HELGOLAND cirkálóból és öt rombolóból álló csoportot Heinrich Seitz sorhajókapitány vezette. A vállalkozás jól indult (sikerült elsüllyeszteni egy francia tengeralattjárót), később mégis balul ütött ki: a flotta hat legkorszerűbb rombolójából kettő (LIKA, TRIGLAV) aknára futott és elsüllyedt. 1916 elején a Monarchia elfoglalta Montenegrót, így osztrák–magyar kézre került Durazzo is. 1916 elején az adriai háborúban patthelyzet alakult ki. Az osztrák–magyar haditengerészetet bezárták az Adriára, az antanterők pedig nem akartak oda behajózni nehéz egységeikkel, mert az roppant kockázatos lett volna.
Az első világháború tengeri hadviselésének, így az adriai háborúnak is egyre meghatározóbb eleme lett a tengeralattjáró-hadviselés. A kereskedelmi hajózás elleni nagyarányú német tengeralattjáró-háború 1915-ben kezdődött. Az osztrák–magyar bázisokról operáló német tengeralattjárók számára több okból is ideális tereppé vált a Földközi-tenger, az antant 1916-ban az összes hajóveszteségének a felét itt szenvedte el.
1917 februárjában elhunyt Anton Haus, utódja Maximilan Njegovan tengernagy lett. Njegovan alapvetően elődje politikáját folytatta, de hiányzott belőle Haus vitathatatlan tekintélye.
1917 elején az új uralkodó, IV. (I.) Károly vonakodva, de beleegyezett a korlátlan tengeralattjáró-hadviselésbe. Az osztrák–magyar bázisokról operáló német és osztrák–magyar tengeralattjáróknak ahhoz, hogy eljuthassanak a földközi-tengeri hajózási útvonalakhoz, át kellett jutniuk az Otrantói-szoroson. Miután ez a szoros jelentette az Adria bejáratánál a szűk keresztmetszetet, az antanterők 1915 közepétől igyekeztek azt lezárni, egyre nagyobb erőket csoportosítva oda, létrehozván így az otrantói tengerzárat.
Az otrantói zár ellen indított 1917. május 15-i támadás, amelyet Horthy Miklós sorhajókapitány vezetett, nem felülről jött direktíva, hanem a résztvevők alulról jövő kezdeményezése nyomán indult. A minden korábbinál nagyobb erővel indított támadás eredményeként 14 hálóvontató hajót és egy rombolót sikerült elsüllyeszteni. A hazatérő cirkálók összefutottak az időközben riadóztatott, túlerőben lévő olasz-brit kötelékkel. A kialakuló tűzpárbajban a NOVARA cirkáló súlyos sérüléseket szenvedett, maga Horthy is megsebesült. Végül a helyszín felé tartó osztrák–magyar erősítés láttán az olasz parancsnok feladta a további üldözést. Az otrantói zár meggyengítése ellenére 1917 nyarától jelentősen csökkent a német és az osztrák–magyar tengeralattjárók által a Földközi-tengeren elsüllyesztett hajók száma, mivel a britek 1917 májusától itt is fokozatosan bevezették a konvojrendszert.
1918. február 1-jén a Cattarói-öbölben állomásozó hajókon lázadás tört ki, amely jórészt csak a tétlenül álló egységeket érintette. A matrózlázadás pár napon belül összeomlott, de annak nyomán az uralkodó vizsgálat lefolytatásával bízta meg Károly István főherceg tengernagyot. Ez végül Njegovan székébe került, és az uralkodó februárban a tettek embereként ismert Horthyt nevezte ki flottaparancsnoknak. Horthy tisztában volt vele, hogy a háború negyedik esztendejében a túlerőben lévő ellenséggel szemben csodákat nem tud tenni.
A Monarchia utolsó szárazföldi offenzívájával összhangban került volna sor 1918. június 11. hajnalán az otrantói zár elleni legnagyobb szabású hadműveletre, a legkorszerűbb csatahajók bevetésével. A személyesen Horthy által vezetett vállalkozás végül még 10-én hajnalban kudarcba fúlt, amikor szerencsétlen véletlenek sorozata következtében egy olasz torpedóvető motorcsónak (MAS) megtorpedózta és elsüllyesztette a SZENT ISTVÁN csatahajót. Horthy ekkor kénytelen volt lefújni a vállalkozást.
A háború hátralévő hónapjaiban jelentősebb eseményre már nem került sor. Október 30-án Károly táviratban utasította Horthyt, hogy a teljes hadiflottát adja át a Zágrábban alakult Délszláv Nemzeti Tanácsnak. Másnap, 31-én 16 óra 45 perckor a VIRIBUS UNITIS-en levonták a piros-fehér-piros lobogót, és a cs. és kir. haditengerészet megszűnt létezni. Még aznap éjjel két olasz búvár behatolt Polába, és egy mágneses aknával elsüllyesztette az immár átadott és átkeresztelt VIRIBUS UNITIS-t. A flotta egységei nem sokáig maradtak délszláv birtokban, napokon belül olasz kerültek. A győztesek flotta egységeit 1920-ban osztották szét maguk között, a legkorszerűbb cirkálók, rombolók és torpedónaszádok kivételével valamennyi hajót lebontották.