Эффективность мероприятий по повышению уровня защищенности линкора была продемонстрирована 15 сентября 1942 г., когда враг и торпедировали «Северную Каролину». Торпеда попала в левый борт ниже башни главного калибра № 1. Взрыв торпеды привел к образованию в борту пробоины размером 9,8 х 5,5 м. были разрушены три бронелиста, повреждено подбашенное кольцо башни № 1. Сотрясение от взрыва вывело из строя радиолокатор SC. Корабль принял внутрь примерно 970 т воды, но остался на плаву. Еще 480 т воды было принято с целью выровнять крен. Тем не менее, линкор с полученными повреждениями оказался способным развить скорость в 25 узлов и удерживать свое место в ордере авианосца «Хорнет» до наступления темноты.
В годы войны линкоры типа «Северная Каролина» существенной модернизации по корабельной части не подвергались, но них совершенствовались система ПВО и радиолокационное вооружение. Тяжелые зенитно-артиллерийские средства кораблей были представлены 20 пушками 5 дюймов/ 38 калибров. Это вооружение не изменялось на протяжении всего срока службы кораблей. Совершенствование боевых частей 5-дюймовых снарядов сделало их чрезвычайно эффективными при отражении атак камикадзе. В отличие от тяжелой, средне- и малокалиберная зенитная артиллерия претерпела потрясающие изменения. Оба линкора вошли в строй, имея на борту по 16 счетверенных зенитных установок калибра 1. 1 дюйма и по 12 одиночных пулеметов калибра 12, 7 мм. Пулеметы показали себе ненадежным и почти бесполезным в силу малой дальности стрельбы и недостаточного поражающего воздействия оружием. Никчемность пулеметов на линкорах прогнозировалась. На протяжении 1941 г. изучались все имеющиеся малокалиберные средства борьбы с авиацией на предмет их использования на линейных кораблях. В конечном итоге в Швейцарии была куплена лицензия на серийное производство 20-мм автоматических зенитных пушек фирмы Эрликон, а в Швеции — на выпуск 40-мм автоматов Бофорс. Эрликоны относились к малокалиберной зенитной артиллерии, Бофорсы — к зенитной артиллерии среднего калибра. На момент окончания войны «Северная Каролина» была вооружена 15 40-мм счетверенными Бофорсами и 26 одиночными 20-мм Эрликонами. На «Вашингтоне» стояло такое же количество счетверенных Бофорсов и не менее 83 индивидуальных «Эрликонов».
Линкоры типа «Южная Дакота»