มีระวางขับน้ำ 2,350 ตัน เครื่องจักรดีเซล 2 เครื่อง ความเร็วมัธยัสถ์ 12.2 นอต ติดอาวุธปืน 8 นิ้ว ป้อมคู่ จำนวน 2 ป้อม ปืน 3 นิ้ว จำ นวน 4 กระบอก ปืน 50 มิลลิเมตร จำนวน 2 แท่น พลประจำเรือ 234 นาย ต่อจากอู่ต่อเรือคาวาซากิ ประเทศญี่ปุ่น ขึ้นระวางประจำการ เมื่อ 19 กรกฎาคม พ.ศ. 2481 จัดเป็นเรือพี่เรือน้องกับ เรือหลวงธนบุรี ที่ได้ไปเปลี่ยนเวรรักษาการณ์ ณ เกาะช้าง จังหวัดตราด เมื่อเย็นวันที่ 16 มกราคม พ.ศ. 2484 และเกิดยุทธนาวีกับฝรั่งเศส (ยุทธนาวีเกาะช้าง) ในเช้าวันรุ่งขึ้น เมื่อเรือหลวงธนบุรีจมไปแล้ว เรือหลวงศรีอยุธยาจึงเสมือนสัญลักษณ์แห่งความกล้าหาญอีกลำหนึ่งของราชนาวีไทย
เรือหลวงศรีอยุธยา เคยถวายงานเป็นเรือพระที่นั่งพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช (ขณะทรงมีพระอิสริยยศเป็น สมเด็จพระอนุชาธิราช เจ้าฟ้าภูมิพลอดุลยเดช) และพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอานันทมหิดล ครั้งเสด็จนิวัติพระนครครั้งแรกเมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2481 และเสด็จนิวัติพระนครครั้งล่าสุดเมื่อวันที่ 24 มีนาคม พ.ศ. 2493 พร้อมด้วยสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ (ขณะทรงมีพระอิสริยยศเป็น หม่อมราชวงศ์สิริกิติ์ กิติยากร)พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชจึงทรงมีพระปฏิพัทธ์กับเรือพระที่นั่งลำนี้ ตั้งแต่ทรงพระเยาว์ ดังจะเห็นได้จากพระบรมฉายาลักษณ์ที่ทรงต่อเรือหลวงศรีอยุธยาจำลอง ด้วยฝีพระหัตถ์ของพระองค์เอง
เรือหลวงศรีอยุธยา มีส่วนเกี่ยวข้องกับประวัติศาสตร์การเมืองไทยในกรณีกบฏแมนฮัตตัน เมื่อวันที่ 29-30 มิถุนายน พ.ศ. 2494 เมื่อทหารเรือกลุ่มหนึ่ง นำโดย นาวาตรี มนัส จารุภา ได้นำกำลังทหารเรือส่วนหนึ่งพร้อมด้วยอาวุธปืนกลแมดเสน ซึ่งเป็นอาวุธหนัก บุกจู่โจมจับตัว จอมพล ป. พิบูลสงคราม นายกรัฐมนตรี ขณะทำหน้าที่เป็นประธานพิธีรับมอบเรือขุดสันดอนสัญชาติอเมริกันชื่อ "แมนฮัตตัน" จากอุปทูตสหรัฐอเมริกา ที่ท่าราชวรดิฐ ในเวลา 15.00 น. ท่ามกลางแขกเหรื่อผู้มีเกียรติมากมายในพิธี ลงจากเรือแมนฮัตตัน จากนั้นได้นำตัวลงเรือข้ามฟากเพื่อนำขึ้นไปยังเรือหลวงศรีอยุธยา ที่จอดลอยลำอยู่กลางแม่น้ำเจ้าพระยา เพื่อเป็นตัวประกัน
เหตุที่ใช้เรือหลวงศรีอยุธยาเป็นสถานที่กักตัวประกัน ซึ่งเป็นเสมือนหัวใจสำคัญนั้น เพราะคณะผู้ก่อการมั่นใจในประสิทธิภาพของเรือ เพราะเป็นเรือเหล็กหุ้มเกราะ อาวุธเบาไม่สามารถทำอะไรได้ อีกทั้งยังมีอาวุธที่ทรงอานุภาพ คือ ปืนโฟร์ฟอร์ต 8 นิ้ว ยิงวิถีราบ ที่ถือว่ามีอานุภาพสูงกว่าอาวุธของทางทหารบกเสียอีก
แต่ทว่าแผนการรัฐประหารในครั้งนี้เกิดความผิดพลาด เมื่อไม่เป็นไปตามแผน ซึ่งเรือหลวงศรีอยุธยาจะต้องแล่นผ่านสะพานพระพุทธยอดฟ้า เพื่อไปตั้งกองบัญชาการที่กรมสรรพาวุธทหารเรือ บางนา แต่ทว่าสะพานไม่เปิด จึงกลับลำที่หน้าป้อมวิชัยประสิทธิ์ แล้วแล่นไปจอดลอยลำหน้าท่าราชวรดิฐ ตลอดคืนวันที่ 29 มิถุนายน การปะทะกันยังไม่เกิดขึ้น แต่บรรยากาศของความตึงเครียดเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ในส่วนตัวของจอมพล ป. พิบูลสงคราม ที่ถูกจับกุมตัวไป ได้เจรจากับคณะผู้ก่อการที่นำโดย นาวาเอก อานนท์ ปุณฑริกกาภา และ น.ต.มนัส จารุภา ถึงเหตุผลของการกระทำ และเป็นผู้เสนอที่จะออกอากาศโดยบันทึกเสียงจากเส้นลวดบันทึกเสียง แล้วถูกนำไปออกอากาศกระจายเสียงทางวิทยุทหารเรือ ว่าเป็นแถลงการณ์จากนายกรัฐมนตรีด้วยความสมัครใจ ไม่ได้เป็นการบีบบังคับ แต่ทางฝ่ายรัฐบาลได้ออกกระจายเสียงตอบโต้ไปทางวิทยุกรมการรักษาดินแดน ซึ่งทางรัฐบาลได้ตัดสินใจให้ฝ่ายทหารเรือบุกชิงตัวจอมพล ป. กลับคืนมาก่อนรุ่งสาง ไม่เช่นนั้นจะทำการยิงให้เด็ดขาดกันไป แต่ทางทหารเรือปฏิเสธเพราะเกรงว่าจอมพล ป. จะได้รับอันตราย แม้ทาง พลเรือโท ผัน นาวาวิจิต ผู้บังคับการกองเรือรบ ซึ่งถือเป็นผู้บังคับบัญชาโดยตรงของคณะผู้ก่อการ จะขออาสาขึ้นไปบนเรือเองในเวลารุ่งเช้าเพื่อเจรจากับกลุ่มผู้ก่อการ
จนกระทั่งเช้ามืดของวันที่ 30 มิถุนายน ทหารฝ่ายรัฐบาลระดมกำลังเข้าโจมตีทหารเรือทุกจุด การยิงต่อสู้เป็นไปอย่างดุเดือดติดต่อกันหลายชั่วโมง เรือหลวงศรีอยุธยาหะเบสสมอจากท่าราชวรดิฐ แล่นขึ้นไปทางเหนือแล้วล่องลงมาเพื่อทำการยิงสนับสนุน ต่อมากองทัพอากาศส่งเครื่องบินมาทิ้งระเบิด บริเวณลานวัดพระยาทำ ขณะทหารกำลังแถวรับคำสั่ง กับบริเวณกรมอู่ทหารเรือ และที่กองเรือรบซึ่งทำให้มีผู้ได้รับบาดเจ็บ และเสียชีวิตมากมายทั้งทหารและพลเรือน ถึงตอนนี้เรือหลวงศรีอยุธยา ก็เครื่องยนต์เสียแล้วจากการถูกโจมตีอย่างหนัก มีเครื่องจักรใหญ่ขวาใช้ได้เพียงเครื่องเดียว ก็ล่องลงมาถึงหน้าป้อมวิชัยประสิทธิ์ เพื่อกลับลำ ปรากฏว่าเครื่องกลับจักรขวาเกิดชำรุดขึ้นมาอีก จึงหมดสมรรถภาพที่จะสามารถเคลื่อนไหวต่อไปได้อีก ต้องลอยลำอยู่หน้าป้อมวิชัยประสิทธิ์ ต่อมาฐานที่มั่นของคณะผู้ก่อการที่ท่าราชวรดิฐแตก เป้าการโจมตีจึงมาอยู่ที่เรือหลวงศรีอยุธยาอย่างเดียว
จนกระทั่งเวลาประมาณ 15.30 น. กองทัพอากาศ โดย พลอากาศเอก ฟื้น รณนภากาศ ฤทธาคนี ผู้บัญชาการทหารอากาศ ส่งเครื่องบิน (ฝึก) เอ.ที.6 หรือ ฝ.8 จำนวนมากเข้ามารุมโจมตีเรือหลวงศรีอยุธยา พร้อมทั้งยิงกราดด้วยปืนกล ขณะเดียวกันทหารบกและตำรวจช่วยทำการยิงขัดขวางไม่ให้ทหารประจำเรือขึ้นมายิงต่อสู้เครื่องบินบนดาดฟ้า ภารกิจยิงต่อสู้จึงตกอยู่กับทหารเรือที่อยู่บนป้อมวิชัยประสิทธิ์ และพระราชวังเดิม ซึ่งต้องยิงต่อสู้ทั้งเครื่องบิน และทหารรัฐบาลฝั่งตรงข้าม การต่อสู้ก็มีแต่อาวุธเบา จนในที่สุดเรือก็ไฟไหม้ สถานการณ์ของฝ่ายผู้ก่อการแย่ลงทุกขณะ ทหารเรือ 2 คนประจำเรือจึงตัดสินใจสวมเสื้อชูชีพให้จอมพล ป. พิบูลสงคราม แล้วนำกระโดดลงน้ำว่ายข้ามมา โดยมีทหารเรือที่ป้อมวิชัยประสิทธิ์เป็นผู้ยิงคุ้มกันให้
จากนั้นทั้งสองฝ่ายจึงเปิดการเจรจากัน ในที่สุด คณะผู้ก่อการก็ยอมรับความพ่ายแพ้โดยปล่อยตัวจอมพล ป. กลับคืนให้แก่รัฐบาลด้วยความปลอดภัย และแกนนำผู้ก่อการต้องแยกย้ายกันหลบหนีด้วยรถไฟไปทางภาคเหนือก่อนจะเดินเท้าข้ามพรมแดนข้ามไปยังประเทศพม่า
เรือหลวงศรีอยุธยา หลังจากเกิดไฟไหม้อยู่เป็นเวลานานก็อัปปางลงที่กลางแม่น้ำเจ้าพระยาในกลางดึกของคืนวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2494
ต่อมาซากเรือหลวงศรีอยุธยาได้ถูกกู้ขึ้นมาในวันที่ 8 ตุลาคม พ.ศ. 2502 เมื่อเป็นอันตรายในการเดินเรือ จากคำสั่งคณะรัฐมนตรีที่ 350/21315
