Bis zum Ausbruch des Zweiten Weltkriegs erkundete die Challenger die Gewässer rund um das Vereinigte Königreich, Labrador, die Westindischen Inseln und Ostindien. Am 23. September 1932 schlug sie 6 Seemeilen (11 km) nördlich von Ford’s Harbour, Labrador, im Dominion Neufundland (56°28′30″N 61°10′00″W / 56.47500°N 61.16667°W) auf einen Felsen und strandete. Später wurde sie wieder flottgemacht.

Von 1939 bis 1942 diente sie in heimischen Gewässern und als Konvoi-Begleitung. Im Juni und Juli 1941 eskortierte sie zusammen mit drei Korvetten der Flower-Klasse das britische Truppenschiff Anselm auf dem Weg nach Freetown, Sierra Leone. Als das Truppenschiff nördlich der Azoren torpediert wurde, retteten die Challenger und die Korvette HMS Starwort Hunderte von Überlebenden und brachten sie anschließend auf den bewaffneten Handelskreuzer HMS Cathay.

Von 1942 bis 1946 unternahm die Challenger Erkundungsfahrten im Indischen Ozean und im westlichen Pazifik. 1946 kehrte sie zur Überholung nach Chatham zurück, bevor sie Ende 1946 in den Persischen Golf zurückkehrte. 1947 verließ sie den Golf und fuhr nach Zypern, wo ein Küstenteam Gezeitenmessungen durchführte. Im Dezember 1947 wurden Männer der Challenger und der beiden Zerstörer Cockade und Contest in Aden angelandet, um nach antijüdischen Ausschreitungen die Ordnung wiederherzustellen.

Von 1950 bis 1953 unternahm sie eine Weltumsegelung, die auch Vermessungen in Westindien und im Fernen Osten umfasste. Auf dieser Mission vermaß Challenger 1951 den Marianengraben in der Nähe von Guam, einschließlich des tiefsten bekannten Punktes in den Ozeanen, der an seinem Maximum 11.033 Meter tief ist, in der Nähe von 11°21′N 142°12′E / 11.350°N 142.200°E. Dieser Punkt wurde Challenger Deep genannt, nachdem er 1875 während einer Expedition der früheren HMS Challenger erstmals vermessen worden war. Im Januar 1954 kehrte die Challenger nach Großbritannien zurück, wurde abgemustert und in Dover aufgelöst.