Poszukiwania rajderów (oprócz „Karlsruhe” na wodach południowoamerykańskich pozostał również „Dresden” pod komandorem Lüdecke), prowadzone przez brytyjskie okręty, okazały się nieskuteczne.
25 października krążownik obrał kurs na północ, w kierunku Indii Zachodnich, gdzie komandor Köhler miał zamiar nadal zwalczać żeglugę państw ententy. Planował również przeprowadzenie ataku na port Bridgetown na Barbadosie. 4 listopada 1914 roku wieczorem, gdy znajdował się około 350 mil morskich na wschód od Trynidadu, został zniszczony przez niespodziewaną eksplozję w dziobowej części kadłuba. Przełamany na dwie części okręt zatonął w ciągu kilku minut. Zginęło 263 członków załogi, w tym dowódca i większość obsady mostka. Pozostałych 146 (17 oficerów i 129 marynarzy, w tym wielu rannych i poparzonych) uratowały towarzyszące „Karlsruhe” zaopatrzeniowce „Indrani” i „Rio Negro”. Rozbitkowie powrócili do Niemiec 6 grudnia na pokładzie tego ostatniego. Najprawdopodobniej przyczyną utraty okrętu był wybuch głowic torpedowych, znajdujących się w magazynie poniżej pomostu bojowego.