Służba „Bolzano” brał udział w bitwie koło przylądka Stilo 9 lipca 1940, podczas której został trafiony trzema pociskami średniego kalibru, nie odnosząc większych uszkodzeń. Brał następnie udział w osłonie operacji konwojowych między Włochami a Afryką Północną. Uczestniczył też w bezskutecznych akcjach w poszukiwaniu floty brytyjskiej oraz w początkowej fazie bitwy pod Matapanem 28 marca 1941.
25 sierpnia 1941 „Bolzano” został trafiony torpedą w rufę przez brytyjski okręt podwodny HMS „Triumph” u północnego wejścia do Cieśniny Mesyńskiej, po czym odholowano go do Messyny na trzymiesięczny remont.
W sierpniu 1942 okręt brał udział w akcji przeciw operacji Pedestal, która jednak została przerwana. W drodze powrotnej 13 sierpnia 1942 roku w okolicach Wysp Liparyjskich został ponownie storpedowany (w śródokręcie) przez brytyjski okręt podwodny HMS „Unbroken”. Aby ugasić pożar zalano komory amunicyjne, a okręt osadzono na mieliźnie w okolicy wyspy Panarea. Po miesiącu prac ratowniczych okręt odholowano najpierw do Neapolu, a potem do bazy La Spezia.