“玛利亚皇后”建成服役时，黑海的形势又有了新的变化。土耳其在英国购买的“苏丹奥斯曼一世”和“雷萨迪赫”战列舰在交舰前夕被英国扣押。德国送来了“格本”号战列巡洋舰和“布雷斯劳”巡洋舰。土耳其将德国战列巡洋舰和轻巡洋舰买下，分别改名为“苏丹塞利姆”号和“米迪里”号。
1916年10月，俄国战列舰“叶夫斯塔菲”、“伊凡·兹拉托乌斯特”和“潘特莱盟”号分别炮轰了土耳其的宋古尔达克和科卢兹等港口。“玛利亚皇后”号作为屏卫兵力参加了行动。10月6日，保加利亚倒向同盟国。这意味其黑海港口瓦尔纳将很快成为德国潜艇的重要基地。10月20-22日和27日，“玛利亚皇后”号两次掩护前无畏舰炮击瓦尔纳港。
“叶卡捷琳娜大帝”号刚刚加盟黑海舰队不久，1916年1月5日，由于识别错误，俄国“迅速”号驱逐舰向被当成敌舰的“叶卡捷琳娜大帝”号发射了7条鱼雷！好在无一雷命中。8日，“叶卡捷琳娜大帝”号在凯夫肯岛附近海域与“塞利姆”号不期而遇。炮战在22000-24000米的超远距离上展开了。
由于“塞利姆”号的283炮射程有限，她只完成了5次齐射。而“叶卡捷琳娜大帝”号的大仰角远程火炮发挥出了最大威力，一共发射了96发305毫米炮弹。而且射击相当准确，第1次齐射为远弹，距离德舰450米左右，第2次齐射将偏差缩小到200米，第3次齐射得偏差仅为40米的近弹！“塞利姆”号依仗自己的速度优势迅速撤退，“叶卡捷琳娜大帝”号紧追不舍。“塞利姆”号上的德国人的观察结果是“叶卡捷琳娜大帝”号的航速甚至达到了25节！不过“叶卡捷琳娜大帝”号航速差距毕竟太大，最终还是让“塞利姆”跑掉了。
1916年4月4日，“玛利亚皇后”和“米迪里”号进行了一次遭遇战。本来凭借海岸的掩蔽，“米迪里”号已经摆脱了俄国人的侦察。但是“米迪里”号的德国舰长却向俄国军舰发出了一个挑衅性的信号“吻我的屁股吧”。俄国军舰被激怒了，她立即做出了回应，第3次齐射的炮弹破片擦伤了土耳其军舰。“米迪里”号加速逃跑才驶出了“玛利亚皇后”号的射程。德国人在事后的报告中也评价俄舰的炮术极为出色。
7月4日，“塞利姆”号出动炮轰高加索沿岸图阿谢普附近的俄军阵地。黑海舰队获知该情报后，立即派出“玛利亚皇后”号、“叶卡捷琳娜大帝”号试图夹击围歼土耳其军舰。不过因为“玛利亚皇后”和“叶卡捷琳娜大帝”所处的位置有漏洞，“塞利姆”号从北边避开了俄国驱逐舰的侦察，并沿保加利亚海岸返回土耳其的博斯普鲁斯基地。由于这次行动的失败，黑海舰队司令部和参谋部门的矛盾完全公开化。结果具有瑞典血统的舰队司令А·Л·艾伯哈特中将于7月16日被解职，А·В·高尔察克中将接替了他的职务。当月21日，“玛利亚皇后”号作为高尔察克的旗舰出击，赶跑了正在追击俄国“幸运”号驱逐舰的“塞利姆”号。
1916年10月20日，俄国海军遭受了整个一次大战中最惨重的损失。早晨6点20分，“玛利亚皇后”号1号炮塔下面的舰体内浓烟和火火焰从炮塔附近的舱门、通风机和炮口处涌出。舰内马上响起了火灾警报，舰员迅速拖出消防水带奔赴着火区域。但是紧接着前部弹药库发生了大爆炸，司令塔、前桅杆和烟囱全部倾倒，1号炮塔被炸飞，从炮塔圈座里腾起的火焰高达300多米。军事工程师伊格纳切夫率领一群勇敢的水手放水将前部弹药库淹掉。尽管随后的爆炸夺去了全部这些勇士的生命，但是他们为以后的损管争取到了时间。剩下3个弹药库的消防进水阀被及时打开了。
到7点左右，尽管舰内仍然不断有些小的爆炸，火势却是在慢慢消退。舰员们的损管工作取得了明显成效。但是7点过后不久，可能是在前部鱼雷室又发生了一次爆炸，其烈度和第一次大爆炸相当。整个舰首横隔墙被彻底摧毁，海水以不可阻挡之势扑进舰内。“玛利亚皇后”的舰首迅速下沉，7点12分，艏部已经完全没入水下。接着舰体逐渐向右倾斜，舰长在此时下达了弃舰令。4分钟后，“玛利亚皇后”向右倾覆翻倒沉没，1名军官、2名候补生和225名水兵丧命。
事故调查委员会总共提出了3种可能的原因：1火药因温度过高自然，2运输发射药或底火时，因不慎碰撞诱发爆炸，3故意的破坏行为。最有可能的还是第一种原因，因为“玛利亚皇后”号在试航时就曾经发现前部弹药库存在温度偏高的问题。原因是弹药库和温度比较高的前锅炉舱挨的太近。另外，由于第一次爆炸就损坏了“玛利亚皇后”的全部锅炉蒸汽管道，致使所有的发电机均无法工作，导致舰内连应急照明的动力都没有。
这被认为是“玛利亚皇后”号损管失败的最重要因素。尽管如此，这个损失对黑海舰队的影响仅仅是战术性的。因为“叶卡捷琳娜大帝”号已经服役，“沙皇亚历山大三世”号获得动力系统后，也即将建成完工。而土耳其舰队却没有得到任何加强。
随着二月革命和十月革命的爆发，黑海舰队的战斗和归属情况变得相当复杂。1917年4月29日，“叶卡捷琳娜大帝”号换了个名字“自由俄罗斯”号。同样是根据布勒斯特条约，德国人将进占整个乌克兰。就在德国人前卫部队进入塞瓦斯托波尔的同时，黑海舰队主力在М·П·撒布林少将的率领下于1918年5月14日夜出港，驶向黑海东岸的新罗西斯克港。
德国人要求布尔什维克让开到新罗西斯克的舰队返回塞瓦斯托波尔，将舰艇移交德国使用。列宁不愿意直接和德国对抗，但更不愿意让德国人获得俄国军舰，因此他指示一旦有德国人强行夺舰的可能，就立即自沉全部军舰。
6月19日，莫斯科的沉舰命令下达了。“刻赤”号驱逐舰向“自由俄罗斯”号发射了3条鱼雷。但是此前“刻赤”号射击是驱逐舰，其鱼雷定深只有1.5米，因此3条鱼雷并没有给“自由俄罗斯”号造成明显伤害。第1条鱼雷击中煤舱后，可能激起了大量的煤灰粉尘。第4条鱼雷的命中引起了这些粉尘-空气混合物的猛烈爆炸。“自由俄罗斯”号在4分钟内倾覆沉没。
“自由”号的舰长А·И·季赫麦涅夫上校违反命令，带领“自由”号和其他一些舰艇返回塞瓦斯托波尔港。本来返回塞瓦斯托波尔的大部分俄国海军军人都是乌克兰人，他们希望能够利用沙皇的遗产建立一支独立的乌克兰海军。不过他们的德国靠山显然不同意，鲁登道夫将军计划让“自由”号在德国舰员的操纵下继续服役。10月1日，德军正式接管了“自由”号。15日，由德国人驾驶的“自由”号进行了第一次巡航，此时她的主炮还不能正常发射。不久，德国向协约国投降，英法联军于11月24日接收了“自由”号。英国海军对“自由”号的三联装炮塔产生了很大兴趣，曾经想过拆下一座炮塔运回英国仔细研究。
不过最后英军还是把完整的“自由”交给了弗兰格尔的白军。1920年10月，“自由”改名“阿列克谢耶夫将军”号。10月14日，“阿列克谢耶夫将军”号和败退的弗兰格尔白军一道撤离克里木，开往法国控制的突尼斯比赛大港。1924年6月法国总理赫里特通知苏俄，如果他们愿意谈判偿还沙俄欠下的贷款，法国可以考虑将“阿列克谢耶夫将军”号换给俄国。12月间，克雷洛夫和苏联驻法海军武官Е·А·贝伦斯率领的一个代表团检查了“阿列克谢耶夫将军”号的技术状况，结果令苏联人感到相当满意。
1925年4月正当双方进行谈判时，赫里特的政府下台了。然后法国内阁在接下来的14个月内走马灯似的连换了6届。最后的波尼切尔总理对和苏联人打交道没有一点兴趣。结果“阿列克谢耶夫将军”号还是留在了比赛大。她于1926年被售出，但没有立即解体。1931年，锚泊时的“阿列克谢耶夫将军”意外沉没，后被浮起。1936年，“阿列克谢耶夫将军”和最后一批停在比赛大的白俄舰船一道拆毁。
“自由俄罗斯”沉没后，自1920年代中期开始，苏联政府派出潜水队打捞仍然安置在舰壳内的305毫米炮弹，当时这些炮弹单价3000卢布。由于潜水队员缺乏经验，再加上舰体倒扣在海底没有出入口，打捞工作进展十分缓慢。有人想了办法，在舰底外板安置少量炸药再炸出更大的洞以便于人员和机械的出入。这个馊主意的结果是可想而知的。
1930年的某一天爆破炸药起爆了，结果整个新罗西斯克都在猛烈的爆炸中巍巍颤抖，冲起的水柱高达100-120米，破片飞散到几百米以外，幸亏没有造成人员伤亡。调查结果表明，炸药诱发了一条鱼雷的战斗部，继尔引起了弹药库的爆炸。几番折腾下来，“自由俄罗斯”号的舰体结构已经完全摧垮，任何打捞修复工作都是不可能的了。
“玛利亚皇后”号的打捞工作于1917年10月开始，工程师们先把舰体外的破洞补好，然后向密闭的舱内充入2.1个大气压的空气。5月18日，她已经可以依靠自身的浮力浮起，并于31日被拖进塞瓦斯托波尔的北船坞。
1920年，为了阻止苏联红军从海上进攻，白军又将“玛利亚皇后”当成阻塞船沉没在主航道。红军攻占塞瓦斯托波尔后，“玛利亚皇后”号于1922年秋季再次被打捞上来，1927年解体。还有一种说法是5月8日浮起后于31日进坞，并一直在船坞里呆到1923年。后来为了维修船坞，她扶正厚拖到浅滩处搁浅。1926年回到修复的船坞拆毁。“玛利亚皇后”倾覆时，4座主炮塔全部从舰体上脱落。苏联人把它们捞起后编成第30岸炮连。第二次世界大战塞瓦斯托波尔保卫战期间，第30连表现格外出色。