После полудня прибыли «Грайф» и три парохода 1‑го транспортного отряда с подкреплением, оружием и боевой техникой. Переброшенная тремя торпедными катерами десантная группа заняла аэродром Кьевик. В руки немцев попали новейшие самолеты норвежских ВВС: 19 истребителей «Кёртисс» С-75 (позже их передали финнам вместе с однотипными машинами, захваченными во Франции). В 17 часов командир «Карлсруэ» доложил «Адмиралу южного побережья» Отто Шенку, что выгрузка пехотных частей закончена.

В 19 часов крейсер в сопровождении всех трех миноносцев вышел из порта. Достигнув открытого моря, группа 21‑узловой скоростью двинулась на юг. Однако спокойный поход продлился недолго.

Между Южной Норвегией и Гельголандской бухтой находилась позиция британских подводных лодок «Траэнт» и «Трайдент». Командир «Траэнта» лейтенант-коммандер Дж. Хатчинсон с дистанции около 10 миль обнаружил германские корабли и опознал их как крейсер типа «К» и три эсминца. В 20 ч 00 мин Хатчинсон с дистанции около 20 кабельтовых выпустил все десять носовых торпед вдогон шедшей зигзагом немецкой группе кораблей.

На крейсере заметили следы торпед с правого борта, и Риве приказал дать полный ход, надеясь ускользнуть, но попадания избежать не удалось. На «Траэнте» и находившемся поблизости «Трайденте» ясно слышали три взрыва. Но немцы утверждают, что в «Карлсруэ» попала лишь одна торпеда (что подтверждается характером полученных повреждений). Миноносцы эскорта после этого некоторое время преследовали «Траэнт», но англичанину удалось уйти.

Торпеда попала в район отсеков вспомогательных механизмов и крейсерских турбин, в которых погибло 11 человек экипажа, а остальные успели покинуть быстро затапливаемые отсеки. Затем затопило первое генераторное отделение, и крейсер обесточился, что привело к почти полному прекращению откачки воды и постепенному затоплению всего крейсера.