В конце июля настал черед "Кельна" отправляться в Испанию для участия в фактической блокаде республиканского побережья. 29 числа он прибыл в бухту Хихона, на следующий день осмотрел Сантандер; далее его путь лежал в Португалет (31 июля - 4 августа) и Сан- Себастьян (5 августа), после чего крейсер вновь осмотрел Португалет и Хихон. После однодневного захода в Ла- Корунью германский "наблюдатель за нейтралитетом" в очередной раз осмотрел подходы к северному побережью Испании и 26 августа вернулся в Вильгельмсхафен. 3 сентября последовал заход в док N4, затем пробы машин и очередные ремонтные работы на борту. Поздним утром 3 октября офицеры и команда крейсера наблюдали за внушительным зрелищем - спуском на воду нового линкора "Шарнхорст". А спустя 2 суток "Кельн" вновь взял курс на Испанию. Как и другие германские корабли, "Кельн" развил там высокую активность, посетив до конца октября 14 портов и стоянок в северо-западной и северной Испании. В ноябре продолжилась столь же напряженная служба, в ходе которой 13 ноября имело место рандеву в Атлантике с "Нюрнбергом", 15-го - с "Лейпцигом", а 16-го вновь с "Нюрнбергом" и "карманным линкором" "Дойчланд". Немецкие корабли просто заполонили этот уголок океана: 23 ноября "Кельн" крейсировал вместе с миноносцем "Илтис", 25 встретился с другим "карманником" - "Адмиралом Шеером", а 28-го - вначале с миноносцами "Зееадлер" и "Альбатрос", а затем с однотипным "Кенигсбергом". 30 ноября 1936 г "Кельн" миновал Ла-Манш и возвратился в Германию.
После недельного ремонта в доке в Вильгельмсхафене в начале декабря и более продолжительного - на заводе "Дойче Верке" в Киле, крейсер вновь взял курс в испанские воды. 10 января 1937 г он прибыл в Эль- Ферроль, куда подошел его "систершип" "Кенигсберг". Следующие два дня "Кельн" крейсировал в Атлантике, где во второй половине дня 11 января встретился с другим однотипным крейсером - "Карлсруэ", за чем последовали осмотры побережья. Отдых наступил только 24 января, когда корабль зашел в Кадис на четырехдневную стоянку. 26 января туда же подошел "Адмирал Граф Шпее". 29 января "Кельн" перешел в район Танжер-Алхесирас, где простоял на рейде и в порту до 3 февраля. На следующий день состоялось возвращение в Кадис и новая встреча с "карманным линкором" - на сей раз с "Дойчландом". После недолгой стоянки "Кельн" возвратился в зону Гибралтаского пролива, где с краткими заходами в Малагу и Кадис прокрейсировал до 19 февраля. 21 числа того же месяца он двинулся на север и прибыл для пополнения запасов в Эль-Ферроль. Последующее крейсерство в Бискайском заливе продлилось до 9 марта, когда "Кельн" вновь на несколько дней оказался в Ферроле перед возвращением в Германию. Крейсер без остановки проследовал в Киль, где 15 марта встал на двухмесячный ремонт на заводе "Дойче Верке".
Вышедший с завода 12 мая "Кельн" в течение недели занимался приемом боеприпаса, сданного на берег перед началом работ. Ему предстоял новый поход в Испанию. Пройдя 7 июня Кильским каналом, крейсер 10-го прибыл в Эль-Ферроль, ставший фактически главной базой германских ВМФ в испанских водах. 12 июня в бухте Лагос собрались , помимо "Кельна", карманный линкор "Дойчланд" и несколько германских миноносцев.
Активность немецкого флота в Испании летом 1937 г достигла своего пика. Зоной его действий стал в основном район Гибралтарского пролива, где "Кельн" действовал весь июнь совместно с "Шеером", "Дойчландом", своими "систершипами" "Карлсруэ" и "Нюрнбергом", а также практически всеми миноносцами послевоенной постройки. Там крейсер провел весь июнь, наконец бросив якорь 30-го июня в Кильской бухте. В июле последовал ремонт на заводе "Дойче Верке", кратковременные испытания в Северном море (27-30 июля) и новый поход в Испанию.
3 августа 1937 г "Кельн" опять бросил якорь в Лагосской бухте, где уже стояли "Шпее", "Нюрнберг" и 2 миноносца. С 11 по 14 августа он обследовал западную часть Средиземного моря до Италии. 14-го состоялся заход в Ливорно, где крейсер простоял трое суток, за которым последовало возвращение в бухту Лагос (21 августа), в которой на сей раз обосновался другой "карманный линкор", "Адмирал Шеер", 3 миноносца и 3 подводные лодки. Там "Кельн" простоял до 28 августа, изменив затем место стоянки на рейд Танжера. Следующий выход в море состоялся 1 сентября; он продлился всего 2 дня, после чего крейсер вновь "отстаивался" в Ла-Корунье, бухте Лагос, Танжере и Кадисе. В конце сентября "Кельн" посетил Лиссабон (30 сентября - 4 октября) и пошел в Эль-Ферроль (5 октября). Посещение этой базы служило признаком быстрого возвращения на родину. Действительно, 20 октября крейсер прибыл в Киль, где незамедлительно встал на неделю в док N 6.