Le , après avoir terminé une période d’entraînement intensive, le Tourville entreprend sa croisière d'endurance de neuf mois autour du monde. Débutant par la traversée de l'Atlantique vers les États-Unis, elle se poursuit par le canal de Panama jusqu'à l'océan Pacifique. Le bâtiment longe la côte sud-américaine jusqu'au Pérou et au Chili, puis vers l'Australie et l'océan Indien, et rentre par la mer Rouge. Il poursuit son périple en passant par le canal de Suez en direction de la Méditerranée, puis vers l’Atlantique via Gibraltar et finalement rentre à Brest. Le , le croiseur rejoint l'arsenal de Lorient, afin d'y achever la mise au point du système de conduite de tir de son artillerie.
Le Tourville est rattaché à la 1reDivision Légère au cours de sa mission inaugurale, mais ne rejoint la flotte qu'en 1930. La 1re Division Légère faisait partie de la 1reescadre légère (comprenant en outre la 5e et la 7edivisions légères) elle-même intégrée à la 1reescadre, basée à Toulon.
De 1933 à 1934, le croiseur passe en grand carénage à l'arsenal de Brest au cours duquel son artillerie antiaérienne est modernisée. Dans le même temps, il est intégré à la 3edivision légère. En avril, cette formation est rebaptisée 2edivision de croiseurs. C'est à cette époque que sa catapulte est débarquée pour équiper le croiseur école Jeanne d'Arc.
Lors de la guerre civile espagnole, il évacue des réfugiés républicains et veille aux intérêts français dans la zone d' à . Le Tourville rentre à l'arsenal de Toulon en pour y être équipé d'une nouvelle catapulte pour la mise en œuvre du nouvel hydravionLoire 130.
Après sa remise en service en , le bâtiment est rattaché à la 2edivision de croiseurs à Toulon. Dès le début de la Seconde Guerre mondiale, il participe du 8 au à la recherche de navires allemands et italiens en Méditerranée et ce jusqu’à ce qu’il fasse route vers Bizerte, puis Beyrouth. Au cours de ses patrouilles, 32 navires"hostiles" sont arraisonnés par le Tourville.
Du au , le croiseur effectue une nouvelle mission entre Toulon et Beyrouth, transportant ainsi, en lieu sûr, un stock d’or de la Banque de France. Il rejoint alors la Force X nouvellement formée à Alexandrie. Après l'armistice du 22 juin 1940 avec l'Allemagne, le bâtiment, tout comme l'ensemble de la Force X, est désarmé sous contrôle britannique. Avec le Tourville, il s'agit du cuirassé Lorraine, des croiseurs lourds Suffren et Duquesne, des torpilleurs de 1 500 tonnesBasque, Fortuné et Forbin ainsi que du sous-marin de 1ère classe Persée. Cette immobilisation forcée à Alexandrie fera que les bâtiments de la Force X ne seront pas sabordés à Toulon. Ils reprendront le combat avec les alliés en juillet 1943.
Reprenant alors le combat, il est rattaché à la 1redivision de croiseur, à Dakar, avant d'être basé à Bizerte en . En novembre, il regagne Toulon, où il devient en décembre, le conducteur de flottilles d'escorteurs.
Après la fin de la guerre, le Tourville intègre la Division navale d'Extrême-Orient en Indochine et arrive le à Saïgon. Avec son artillerie de 203 mm, il a pour mission le soutien des troupes au sol. Il est de retour à Toulon le . Le croiseur effectue ensuite une seconde mission à partir du où il assure le soutien de l'opération autour de la ville de Tourane du au au cours de laquelle il tire 57 coups avec ses canons de 203 mm et 436 coups de 75 mm. Le il intègre l'escadre du porte-avionsDixmude avec son sister-ship le Duquesne pour soutenir les débarquements de l'Opération Gaston près de la ville de Đồng Hới. Son déploiement prend fin le lorsqu'il est rappelé de Saigon pour Toulon où il arrive le , Il est alors immédiatement transféré à l'Arsenal de Brest pour y être désarmé[1].
Une fois désarmé, le Tourville sert de ponton et abrite des écoles et des services annexes jusqu'à ce qu'il soit radié de la liste des bâtiments de la Flotte, le . Il est ensuite amarré au quai de Laninon, puis est remorqué vers La Ciotat dans les Bouches-du-Rhône le pour y être démoli.