“新墨西哥”号服役后参加第一次世界大战，主要是为己方运输船队护航。1934年10月“新墨西哥”号加入太平洋舰队。1940年12月6日到1941年5月20日“新墨西哥”号的母港设在珍珠港。6月16日，它又长途跋涉进入大西洋，在诺福克海域进行中立国巡逻。

1941年12月7日珍珠港事件后，“新墨西哥”号奉命返回西海岸。1942年8月1日从旧金山出发驶入夏威夷，进行防止日本的入侵行动。1942年12月6日和1943年3月22日，“新墨西哥”号进行现代化化改装。1943年5月～8月，“新墨西哥”号参加了阿留申群岛（Aleutians）海战。10月，它返回珍珠港进行更换受损的炮管，并加装了防空火力。1944年1月12日参加炮击马绍尔群岛作战。1944年6月14日和6月16日，炮击塞班和关岛，并在6月18日用防空火力击退日本飞机的攻击。1944年10月，“新墨西哥”号并没有参加莱特湾海战，因为它进行例行检修。11月22日，“新墨西哥”号到达莱特湾，为攻占马尼拉提供火力支援。1945年1月6日，“新墨西哥”号受到日本神风自杀飞机攻击，飞机撞入舰桥，包括R. W.船长在内的29名船员阵亡，87名船员受伤。经过在珍珠港修理后，于1945年4月，参加了冲绳岛海战。17日炮击日本阵地。5月11日，用舰炮击沉了5艘向“新墨西哥”号发动自杀攻击的小船。第二日，“新墨西哥”号第二次被日本自杀飞机攻击，自杀飞机引爆了挂在机身的炸弹，随即大火满布船身。一个小时后，大火基本得到控制，这次袭击并没破坏舰身的基本结构，但付出了阵亡54名和负伤119名船员的沉重代价。28日，“新墨西哥”号驶入莱特湾进行修理。修理后，参加了炮击日本本土作战。9月2日，日本投降后，“新墨西哥”号驶入东京湾。