1909年7月25日，法國人布萊里奧駕飛機越過了英吉利海峽。同年，法國人克雷曼·阿德第一次向世界描述了飛機與軍艦結合的設想。他在《軍事飛行》一書中，首次提出了航母的基本概念和建造航母的初步設想。但是他的設想沒有引起法國重視，而美國人和英國人卻發現了該構想的軍事價值。
1910年11月14日，美國飛行員尤金·伊利（Eugene Ely）駕駛一駕「寇蒂斯」雙翼機首次從前甲板鋪有25米木製跑道的「伯明罕」號巡洋艦上起飛，完成了歷史上人類第一次駕駛飛機從軍艦上的起飛。1911年1月8日，伊利又駕同一飛機在後甲板鋪有36米跑道和22根阻攔索的「賓夕法尼亞」號巡洋艦上首次降落成功。1912年和1917年，英國的薩姆遜中尉和鄧寧中校又分別駕機從行駛的軍艦上完成了起飛和降落。美國、英國飛行員的飛行試驗，驗證了航空母艦飛機起降的技術可行性。美國是世界上的「航母大國」，雖然不是航空母艦的起源地，但是卻非常注重航母的發展，從1922年，通過大型煤船改裝出來的第一艘航母蘭利號。
蘭利號航空母艦：
1910年10月，美國海軍開始進行海軍航空兵的研究，探討飛機和艦艇如何有機結合起來。先後在CL-2「伯明罕」號輕巡洋艦首部和ACR-4「賓尼法尼亞」號裝甲巡洋艦艉部安裝了木質平台進行飛機起降試驗，試驗成功鼓舞了美國海軍發展海軍航空兵的信心，於是又撥款2.5萬美元進行戰艦和飛機相結合的進一步可行性研究。之後由於試驗中發生了機毀人亡事故，航母發展受挫，目光轉向了較為安全的水上飛機及其母艦。隨後幾年中，雖然海軍艦載機得到發展，但多數局限在水上飛機的作戰使用，以及大型戰艦安裝的平台上進行起飛和彈射試驗。
第一次世界大戰進一步加速了海軍航空兵的發展，出現了擊落5架敵機的海軍王牌飛行員，艦載飛機的重要性逐漸被認識，並且通過驗證也證明了可用於攻擊水面艦艇，促使美國重新思考海軍航空兵的未來。第一次世界大戰末期，航空母艦作為一個艦種開始出現，英國皇家海軍作為先驅者，已經改裝和正在建造暴怒號航空母艦、百眼巨人號航空母艦和競技神號航空母艦三艘，並進一步發展艦載機，日本海軍也開始建造第一艘真正的航母鳳翔號航空母艦，極力發展前途無量的航母，促使美國開始下決心發展自己的航母。
美國海軍先是提出了3年內建造4艘航空母艦的計劃，之後又提出至少要優先建造3艘，然而由於凡爾塞和會後，世界政治舞台的活動趨於緩和，美國國會不願撥出大筆錢重整軍備，並拒絕在1920年和1921年財政年度批准建造任何航空母艦，計劃用於建造普通船隻的經費被壓縮到1916年的水平。美國海軍受到財政緊張的影響，放棄了建造專門設計全新航空母艦的計劃，只能模仿英國先從改裝開始。1919年，美國海軍從有限的經費中撥款50萬美元，選定排水量5500噸的AC-3「木星/朱比特」號艦隊運煤船（USS Jupiter）來改裝航空母艦。
1919年底，「木星」號的改裝在諾福克海軍造船廠開始進行，參與英國海軍「百眼巨人」號航母設計和「鷹」號航母改裝計劃 的英國艦船專家坦利·古道爾為美國海軍帶來了大量英國海軍航母的設計圖紙和資料，並起到了重要作用。「木星」號改裝的第一項工作是將上甲板夷為平地，從船艏到船尾安裝了一個平整的木製平台作為全通式飛行甲板，其他改裝包括拆除上層建築和裝卸吊杆，重新布置艙室。
1922年3月20日，「木星」號改裝完畢重新服役，後又略作修改，1922年10月17日開始海試。美國為了紀念物理與天文學家、航空先驅，同時也是萊特兄弟的競爭者的塞繆爾·皮爾龐特·蘭利博士，將其重新命名為「蘭利」號，編號CV-1（CV為美國海軍航空母艦代號），蘭利號服役後最初主要用作飛行任務與訓練，正式入編後主要用來為戰列艦進行空中掩護和進行海上偵察。
蘭利號在1923年主要是在加勒比海地區進行飛行任務與訓練，首次公開展示與飛行表演是在華盛頓特區，時間是1923年6月13日。1924年，則參加了多次演習與展示，其中包括了對巴拿馬運河的模擬攻擊。經過幾個月的整修與改造後，蘭利號在1924年11月29日抵達舊金山，納入美國太平洋戰鬥艦隊的編制中。在接下來的12年，蘭利號在美國西岸到夏威夷間的海域，進行各項，包含飛行員與艦隊的戰術訓練與演習，並為美國接下來兩艘大型航艦，即列辛頓號與薩拉托加號提供了許多合格的海軍飛行員。
日本突襲珍珠港時，蘭利號正泊碇在菲律賓的甲米地。日軍進攻菲律賓時，蘭利號先撤退至荷屬東印度的峇里巴板港，再撤到澳大利亞的達爾文港，並成為美英荷澳司令部（代號為ABDACOM）。蘭利號先協助澳大利亞皇家空軍的反潛巡邏任務，之後前往西澳的費利曼圖港，搭載33名陸軍航空隊飛行員，與32架已組裝完成，屬於第49驅逐大隊的P-40驅逐機，1942年2月22日出發前往爪哇島的芝拉扎港。另一艘貨輪海洋瞭望號則搭載其它27架未組裝的P-40，跟蘭利號一同出發。
蘭利號原本的命令是在2月28日清晨進入港口，但由於日本的攻擊部隊已經接近爪哇，於是ABDA的海軍指揮官，荷蘭籍海軍中將康拉德·海費瑞奇，於1942年2月23日要求蘭利號儘速將飛機運抵芝拉扎港。但由於燃油問題使得蘭利號的航速只有10節，加上聯繫問題，讓蘭利號在27日凌晨改變方向去與護航船隻會合，使得蘭利號需要在27日的白天駛進爪哇港。27日上午9:00左右被日機發現，蘭利號艦長羅伯特·麥克康奈爾中校曾提出空中掩護的要求，但並無回音。中午11:40，在離芝拉扎港南方120公里處，蘭利號遭到9架一式陸攻的攻擊，它被擊中五次以及兩個近接彈，造成16人陣亡，並引發無法撲滅的大火。蘭利號在下午13:32分發出棄船命令，護航的兩艘驅逐艦把乘員救起後，以火炮與魚雷將蘭利號擊沉。
服役時間：1922-1942
艦長：165.2米
艦寬：19.8米
排水量：15150噸
飛行甲板：長165.3米，寬19.8米
航速：15節
續航力：12260海里/10節
武器：4門127毫米口徑火炮，
艦載機：34架，包括12架戰鬥機，12架偵察機，4架魚雷攻擊機和6架載有魚雷的水上飛機。
服役：蘭利號（CV-1）
列克星敦級航空母艦：
1916年，美國海軍設計了一型35000噸-35300噸級的大型戰列巡洋艦，首艦和2號艦被分別命名為「列克星敦」號和「薩拉托加」號，因此被稱為列克星敦級戰列巡洋艦，該級艦裝備8門雙聯裝16英寸口徑主炮，航速33節，設計排水量35000噸，原計劃建造6艘。
1922年，世界海軍強國簽訂了華盛頓海軍條約，條約要求各國海軍限制本國所擁有的戰列艦數量、火炮口徑及排水量，允許各締約國利用規定必須廢棄的主力艦船體改裝兩艘3萬3千噸級的航空母艦。
1922年7月1日，同日本的赤城號與加賀號航母類似，美國海軍下令將處於建造中的「列克星敦」號和「薩拉托加」號改建成航空母艦。列克星敦級戰列巡洋艦原設計的4座雙管16英寸主炮、裝甲、彈藥庫等被移除，艦隻排水量減低了8500噸。艦側的裝甲被保留，而甲板裝甲則被強化，龍骨的大體結構與及水下防護並未更改。美國宣布的標準排水量是3萬3千噸，加上條約允許改裝增加的3千噸，實際上是3萬6千噸。
本級艦在誕生之時以43000餘噸的滿載排水量成為全世界各國海軍最大的航空母艦，在美國海軍中的這一紀錄一直保持到1945年中途島級航空母艦的服役才被打破。本級艦為美國海軍提供了許多使用航母的寶貴經驗，並導致了美國海軍以航空母艦為艦隊核心的戰術出現。本級艦由列克星敦級戰列巡洋艦改裝而來，共兩艘分別是首艦CV-2「列克星敦」號和次艦CV-3「薩拉托加」號。
CV-2「列克星敦」號是第四艘以列克星頓命名的艦隻，在美軍中又有「灰夫人（Gray Lady）」或「列夫人（Lady Lex）」的綽號。整個20世紀30年代，「列克星頓」號作為航空母艦的先驅，在東西海岸進行訓練和演習。1941年秋轉入夏威夷珍珠港。1941年12月7日，日本聯合艦隊偷襲珍珠港，「列克星頓」號與「薩拉托加」號因不在港內從而逃過一劫。1942年5月，珊瑚海海戰中，「列克星頓」號遭到重創，最後因航空汽油滲漏汽油蒸汽逐漸蔓延引起大爆炸而被摧毀沉沒，二戰期間共獲得了兩枚戰鬥之星勳章。
1942年6月4日，美軍公開承認「列克星敦」號沉沒，並正式除藉。21年前建造該艦的船廠主動聯絡美軍，要求廠內一艘建造中的埃塞克斯級航空母艦由「卡伯特」號更名為「列克星敦」號以作紀念，海軍同意了這要求，這就是1942年9月23日下水的埃塞克斯級CV-16「列克星敦」號航空母艦 。
列克星敦級航母次艦「薩拉托加」號自始至終參加了太平洋戰爭，1942年1月，「薩拉托加」號被魚雷擊中後，在維修中拆除了無用的8英寸口徑火炮，安裝現代化的防空火力。太平洋戰爭期間，「薩拉托加」號曾遭日本潛艇和神風自殺飛機攻擊三次負傷，從而大多數時間被迫留在修船廠修理，但仍安然支撐到戰爭結束，總共獲得7枚戰役之星勳章。1946年7月25日，「薩拉托加」號在比基尼環礁的十字路行動核試驗中進水沉沒。
服役時間：1927-1946
艦長：270.8米
艦寬：32.1-32.3米
排水量：38746噸
飛行甲板：長274.7米
航速：33.25 /34節
續航力：10000海里/10節
武器：8門Mark9型203毫米口徑L/55火炮（四座雙聯），12門Mark10型127毫米口徑L/25高平兩用炮（改裝前），8座單裝位於原Mark10型127毫米口徑L/25高平兩用炮炮位（改裝後），16門MK12型127毫米L/38高炮（雙聯四座位於艦橋前後）列克星敦級於太平洋戰爭期間加裝96門40毫米博福斯高射炮（四聯23座，雙聯2座），16門厄利孔20毫米機炮，薩拉托加號拆除了8英寸口徑火炮，
艦載機：73架+備用9架，包括F4F戰鬥機32架+備用3架，SBD俯衝轟炸機26架+備用3架，TBD攻擊機15架+備用3架
服役：列克星敦號（CV-2）、薩拉托加號（CV-3）
遊騎兵號航空母艦：
1922年，美國第一艘蘭利號航空母艦服役，美國海軍同步開始規劃下一代的新型航空母艦。但是在1922年同年，美國國會批准了華盛頓海軍條約，於是美國海軍一方面把兩艘戰列巡洋艦改裝成為航空母艦，即列克星頓級航空母艦，另一方面也延緩了這級航艦的建造時程，以方便進行更多的研究。由於華盛頓海軍條約中規定美國航空母艦的噸位為135000噸，而兩艘列克星頓級就占去了66000噸，所以新航母的適當噸位就變成主要的研究對象。
美國海軍中的「大航母派」認為，大噸位，重防護的大型航母才是未來的發展方向；但占主流的「小航母派」卻認為，航空母艦的最大功用是與戰列艦配合作戰，只要保證載機量，航速與戰列艦相當，輕防護的小型航母即可滿足需要。當時雖然部分海軍軍官希望其排水量能有20000噸左右，但時任海軍航空署署長威廉·莫菲特少將力主建造13800噸級的航母，理由是根據英國與日本的經驗。還有一些因素也影響了海軍的決策，例如時任美國艦隊總司令查爾斯·休斯上將對航母的使用方法雖然和莫菲特少將不同，但他也希望艦隊中能有一種較小型的航母，用飛機來保護其他的戰鬥艦。
1927年，美國海軍在這些考量之下，提出了新的五年造艦計劃，其中預備建造5艘13800噸的新航母。1929年，海軍工程署提出了設計方案，跟有大型艦島結構的列克星頓級不同，新航母沒有艦島，是類似「蘭利」號的構型。1929年，第1艘的預算在該會計年度提出，但由於新一回合的倫敦海軍會議預備在1930年初舉行，而且還有許多細部的技術問題有待解決，其中包括飛機夜間降落的問題，因此時任總統胡佛在1930年初暫停了整個計劃。一直美國國會批准條約之後，海軍部才在9月份再度提出計劃，1930年11月，海軍航海署命名為「Ranger」（「遊騎兵」號或「突擊者」號）。
突擊者號動工於1931年9月26日，於1933年2月25日下水，擲瓶儀式由時任第一夫人胡夫夫人執行，1934年6月正式服役。是美國海軍第一艘以航母為目的而設計並建造的艦船。該艦設計為了節省噸位，導致動力與裝甲不足，並且缺乏魚雷彈藥庫，使得該艦在海上戰鬥的運用十分有限。在設計之初考慮較小的噸位更為適用，然而試航卻發現突擊者號適航性較差，在海況較差是飛機無法起降。之後的演習中更發現，突擊者號過窄的飛行甲板和航速限制了魚雷轟炸機的使用，在沒有足夠的風勢的情況下，魚雷轟炸機幾乎無法起飛。
美軍加入第二次世界大戰後，突擊者號並沒有加入太平洋戰場，而是被編入大西洋艦隊航艦部隊成為旗艦。1942年間，作為美軍在大西洋艦隊的為一艘大型航母，突擊者率領其他四艘護航航母奔赴北非戰場，為登陸部隊提供空中掩護，以16架戰鬥機的損失，對維希法國部隊造成沉重打擊，維希法國部隊投降後，突擊者號隨即返回諾福克港。
1943年，突擊者號前往斯卡帕灣，加入英國本土艦隊，在挪威海域攻擊納粹德國船隻。在這個過程中，德國於10月3號單方面宣布U-404號潛艇擊沉了突擊者號，希特勒因此給艇長頒布了勳章，突擊者總共擊沉44000噸德國船隻，本身只損失了1架TBF魚雷轟炸機和2架SBD俯衝轟炸機。此後直到戰爭結束，突擊者號都作為訓練航母，也執行過飛機和人員的運輸任務。曾有對突擊者號進行大幅度現代化改造的計劃，然而考慮到這回影響新型航母的建造和其他在役大型航母的維護工程，最終作罷。不過突擊者號還是於1944年5月接受了新彈射器、直至終戰，突擊者號都沒有和日軍交手。
1944年5-6月再次進行了換裝，拆除了所有的127mm火炮，加裝了雷達控制指揮儀，並轉為訓練航空母艦，負責訓練夜間戰鬥機飛行員，以及其它戰鬥訓練任務，二戰期間從未參與太平洋戰爭，戰後1946年10月18日退役。
服役時間：1934-1946
艦長：234.4米
艦寬：33.4米
排水量：14576噸（1934年）
飛行甲板：長234米，寬33米
航速：29.25節
續航力：10000海里/15節
武器：8門單管127毫米防空炮和40挺12.7毫米機槍。
艦載機：81-86架 ，機型為F4F戰鬥機，常用54架+備用6架；SBD無畏式俯衝轟炸機，常用18架+備用3架。
服役：遊騎兵號/突擊者號（CV-4）
約克城級航空母艦：
1.36萬噸的「突擊者」號雖然不十分成功，卻讓設計者學到了很多東西。美國海軍決心好好利用餘下的5.5萬噸限額。其實當「突擊者」號開始建造時，美國海軍聯席會議已經感到1.36萬噸的排水量有些太少，所以當1931年9月討論後續航母計劃時不再考慮「突擊者」號的方案，並重新從12種備選方案中選出2種作為後續艦隻的藍本。
1932年初，海軍事務委員會終於從多項設計中，選擇了排水20000噸、長770尺、寬80.3尺、120000軸馬力，最高航速32.5節、搭載90架艦載機的方案。然而國會以經濟蕭條為因，並未撥款建造新型航母，使設計又再拖延，期間海軍部長曾要求軍部研究裝設8英寸火炮的27000噸方案，但最終流產。
1933年，富蘭克林·羅斯福就任美國總統後，海軍造艦計劃終於獲得政治上的支持。首先，小羅斯福動用全國工業復興法的資金，以援助失業造船工人為名，撥款建造兩艘航空母艦及若干驅逐艦，這批資金無須經正常國會程序撥款。最終爭論的中型航母設計變成了最初的兩艘約克城級航空母艦。
1936年4月4日，「約克城」號在埃莉諾·羅斯福主持下完成下水儀式，1937年9月30日，開始服役於維吉尼亞州諾福克的海軍基地，艦長為歐內斯特·D·麥克沃特海軍上校。2號艦「企業」號於1936年10月3日下水，下水擲瓶典禮是由時任海軍部長克勞德·史旺森的夫人露莉·史旺森所主持的，並於1938年5月12日正式服役。之後它被部署在東海岸的加勒比海一直到1939年的4月被分派到太平洋。「企業」號綽號「大E/BigE」，幾乎參加了太平洋的所有重要戰役。3號艦「大黃蜂」號於1940年12月14日下水，1941年10月20日正式服役。約克城級三艘中只有「企業」號服役到了戰爭的結束，而「約克城」號「大黃蜂」號分別在1942年的中途島海戰和隨後的聖克魯斯海戰中，俱因魚雷攻擊而失去動力，無法離開戰場而沉沒。
1942年2月2日，經過短期的特殊改裝後，「大黃蜂」號搭載了兩架陸航B-25米切爾型轟炸機在30里外海面成功起飛。這次實驗證明了杜立特的計劃可行，利用航母搭載陸航轟炸機到日本外海，然後予以轟炸。1942年4月18日清晨，特混艦隊在離日本東京還有600多海里時被發現，美軍納什維爾號迅速將其擊沉。由於擔心位置已被日軍發現，威脅缺乏保護的兩艘航母，哈爾西在8時下令所有轟炸機起飛，到9時20分16架轟炸機全數起飛，杜立特中校隨即率領16架B-25轟炸機從「大黃蜂」號起飛。「大黃蜂」號隨即調頭，在一星期後返回珍珠港。之後成功地空襲了東京和附近的城市，這一行動對美國和日本都產生了巨大的震動。
二戰中，「約克城」號共獲得3枚戰鬥之星勳章，1998年5月19日，「約克城」號的殘骸被鐵達尼號的發現者、著名海洋學家羅伯特·D·巴拉德發現，並進行了拍攝。該殘骸位於水下5公里處，自1942年沉入海中後仍完好無損，艦體上的塗料和許多設備仍然清晰可見。「大黃蜂」號從服役到戰沉只有1年的時間，共獲得4枚戰鬥之星勳章，其在美國海軍最艱難的時刻表現出了非凡的戰鬥精神，正象梅森艦長在最後一個離艦時所說的，「新的「大黃蜂」號上見！」。
1946年1月18日，在二戰中共獲20枚戰鬥之星勳章的「企業」號進入了紐約美國海軍船塢解除服役狀態，並在1947年2月17日退役。儘管許多人和團體努力想將其保留為博物館/紀念船，但「企業號協會」發起的籌款活動卻無法在時限內募集足夠資金來買下「企業」號。最後「企業」號被海軍出售並在1958年7月1日於新澤西州開始解體，海軍答應保留「企業」號那獨特的三角桅杆，不過卻沒有履行諾言，最後在1960年3月被徹底解體，為了紀念「企業」號，美國海軍將第一艘核動力航空母艦CVN-65同樣取名為「企業」號。
服役時間：1937-1946
艦長：246.74米
艦寬：33.38米
排水量：19800噸-20100噸
飛行甲板：長228.6米/246.73米，寬33.37米
航速：32.5節至33節
續航力：12000-12500海里/15節
武器：8門單管127毫米防空炮，4座四聯裝28毫米/75高炮和24挺12.7毫米機槍。1939年，美國海軍武備署已著手處理艦隊防空炮落後問題，並在1940年開始生產博福斯40毫米高炮及厄利孔20毫米防空炮，分別替換1.1英寸/75高炮及0.5英寸白朗寧機槍。1941年建成的「大黃蜂」號，已將24挺白朗寧全數更換為單裝20毫米/70防空炮，1942年2月，增至30門，7月又增至32門，同時再添置1座四聯裝高炮；「約克城」號在珍珠港事件後於1942年在美國東岸更換部分白朗寧機槍，然後趕往太平洋；「企業」號則在空襲東京前夕，一次過安裝了32挺單裝20毫米防空炮，使其防空火力較同級艦較優。
艦載機：約克城級航母在服役之初，仍搭載二戰前的飛機，包括格魯門公司的F2F戰鬥機及F3F戰鬥機、馬丁公司的魚雷-俯衝兩用BM轟炸機及諾斯洛普公司的BT俯衝轟炸機。「約克城」號與「企業」號在1941年換上F4F戰鬥機，並在1942年換上SBD轟炸機、TBD轟炸機及TBF轟炸機，較晚服役的「大黃蜂」號在1942年才換上F4F，並在服役之初使用SBC俯衝轟炸機及布利茲特航空公司（Brewster Aeronautical Corporation）的SBN轟炸機。
1942年初，在中途島海戰中，「約克城」號、「企業」號及「大黃蜂」號三艦的航空團都是由1支F4F戰鬥機小隊、1支TBD魚雷轟炸機小隊、1支SBD俯衝轟炸機小隊及1支SBD偵察機小隊組成。三艦的戰鬥機有21架至25架不等，俯衝轟炸機有37架至38架，魚雷轟炸機則有13架至15架，總共分別攜帶了75架、79架和79架。瓜島戰役開始後，殘存的「企業」號及「大黃蜂」號陸續增加戰鬥機數量，並減少魚雷轟炸機及俯衝轟炸機。
1943年晚期，「企業」號換上F6F戰鬥機，到1944年中，「企業」號曾混合F6F及F4U戰鬥機，並換上SB2C轟炸機。此時「企業」號一般會攜帶超過34架戰鬥機、21至30架俯衝轟炸機及14至16架魚雷轟炸機。1945年，「企業」號改裝為夜戰航空母艦，其航空團專門負責晚間及破曉前的戰機戒備，艦載機數量下降至53至61架，並且全由裝設雷達的F6F及TBM「復仇者」組成。
服役：約克城號（CV-5）、企業號（CV-6）、大黃蜂號（CV-8）