В ходе войны американцы стали формировать авианосные группы, бывшие полностью самодостаточными, независимыми от береговых баз и получавшими обеспечение с помощью морских сил снабжения. Это дало возможность быстро перебрасывать силы на невероятные по тем временам расстояния и воплотить на практике тактику «прыжков по островам». В результате японцы лишились возможности удерживать свой оборонительный периметр в тихоокеанском регионе. В результате в ходе сражения в Филиппинском море в июне 1944 г. американский флот, располагавший 15 авианосцами и 902 самолетами, разгромил своего противника, имевшего 9 авианосцев и 450 самолетов. Это позволило американцам захватить Марианские острова, что стало решающим фактором в ходе наступления в западной части Тихого океана. Японские авианосцы охраняли истребители «Зеро», но их оказалось недостаточно для противодействия американским истребителям, действовавшим в качестве прикрытия бомбардировщиков. Это в очередной раз показало, что японцы теряют свою воздушную мощь; к тому же в ходе сражения они вновь лишились многих пилотов.
Ямамото Исироку (1884–1943) в августе 1939 г. возглавил японский Объединенный флот — главное ударное и наиболее боеспособное соединение японского ВМФ. Руководил развертыванием и перевооружением японского ВМФ. Один из инициаторов начала войны с США, он говорил: «В первые 6—12 месяцев войны я продемонстрирую непрерывную цепь побед. Но если противостояние продлится 2–3 года, у меня нет никакой уверенности в окончательной победе». Во время сражения на Соломоновых островах его самолет был сбит американцами, и адмирал погиб. —
Авианосцы сыграли значительную роль в борьбе с немецкими подводными лодками, особенно в ходе битвы за Атлантику. Палубная авиация обеспечивала сильное воздушное прикрытие. Первый эскортный авианосец вступил в строй в конце 1941 г.
Уничтожение в районе Мидуэя четырех тяжелых японских авианосцев (4 июня 1942 г.) изменило равновесие в Тихоокеанском бассейне в пользу американцев. Японцы отставали как количественно, так и в плане инициативы. Особенно чувствительными для японцев были потери пилотов: они тщательно готовили своих летчиков, но для замены погибшей элиты требовалось слишком много времени, которым Япония не располагала.
Закат эпохи линкоров, который последовал после окончания Второй мировой войны, означал, что главными кораблями флотов стали авианосцы. Американцы считали, что авианосцы могут решать разнообразные боевые задачи. В 1950-е и начале 1960-х гг. палубная авиация США получила стратегическое ядерное вооружение с целью обеспечения «ядерного сдерживания» СССР, но в Корейской и Вьетнамской войнах она активно применялась и для поддержки наземных сил. Первые опыты массового применения палубных бомбардировщиков относятся к периоду Корейской войны (1950–1953). Самолеты американской авианосной группы 77 (Task Force 77) обеспечивали не только поддержку наземных частей, но и решение тактических и стратегических задач.
Палубная авиация вновь проявила себя в годы Вьетнамской войны: авианосцы обеспечивали безопасное базирование самолетам, участвовавшим в операциях как в Северном, так и Южном Вьетнаме. Дальнейшее развитие методов снабжения с помощью других кораблей, впервые примененное еще в период Второй мировой, позволило авианосцам оставаться в море очень продолжительное время. На протяжении почти всего 1972 г. у берегов Вьетнама находилось не менее шести американских авианосцев; летом того года с них производилось в среднем 4 тысячи вылетов ежемесячно.