Temu ostatniemu przeszkodził jednak wybuch wojny amerykańsko-hiszpańskiej. Dopiero po jej zakończeniu "Pelayo" otrzymał nowe działa średniego kalibru: szybkostrzelne armaty Canet kal. 140 mm. Jedną z nich zainstalowano w stanowisku dziobowym, osiem w kazamatach burtowych na pokładzie bateryjnym. Artyleria małokalibrowa składała się odtąd z 12 dział Nordenfelt kal. 57 mm i pięciu Hotchkiss kal. 37 mm.
Na początku XX wieku planowano przezbroić pancernik w cztery nowoczesne długolufowe armaty kal. 240 mm, ale wobec przestarzałej konstrukcji zrezygnowano z tego zamiaru, demontując jedynie podczas pobytu w stoczni w 1910 roku wszystkie wyrzutnie torpedowe.
Przebieg służby thumb|„Pelayo” od rufy Jako najnowocześniejszy z dużych okrętów hiszpańskich, "Pelayo" był wykorzystywany w początkach swojej służby jako jednostka reprezentująca flotę w portach zagranicznych. W 1891 roku wizytował Pireus podczas obchodów rocznicy greckiej niepodległości, rok później Genuę, gdzie wziął udział w uroczystościach 400. rocznicy odkrycia Ameryki, zaś w 1895 roku był w składzie hiszpańskiej eskadry wysłanej na otwarcie Kanału Kilońskiego.