1935年，希特勒宣布德國(guó)將會(huì)興建航空母艦以增強(qiáng)德國(guó)海軍的實(shí)力，隔年兩艘航母的龍骨在造船廠安置。在1938年公開的造艦計(jì)劃—Z計(jì)劃中，德國(guó)海軍預(yù)計(jì)在1945年以前興建4艘航空母艦，但是1939年時(shí)將數(shù)量減為兩艘。1939年9月，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，德國(guó)迅速地打敗了波蘭與法國(guó)，但是戰(zhàn)爭(zhēng)開始之后資源需求龐大，而德國(guó)在戰(zhàn)前就已經(jīng)面臨資源缺乏的狀況，使得德軍的航母計(jì)劃遂而推延。面對(duì)久戰(zhàn)不下的英國(guó)，德國(guó)改采取潛艇攻擊英國(guó)海上貿(mào)易線，封鎖其戰(zhàn)爭(zhēng)物資。
戰(zhàn)爭(zhēng)初期英國(guó)商船隊(duì)損失慘重，經(jīng)過幾度挫折后，英國(guó)海軍的航母逐漸凸顯其作用，在1940年11月突襲意大利塔蘭托港、1941年5月圍攻德國(guó)戰(zhàn)艦俾斯麥號(hào)和1942年8月援救馬爾他島的「基座行動(dòng)」中均有杰出的表現(xiàn)，其中尤以塔蘭托的作戰(zhàn)中，英軍憑著20多架魚雷機(jī)突襲，即獲得三艘意大利戰(zhàn)艦喪失作戰(zhàn)能力的巨大成果。歐洲戰(zhàn)場(chǎng)中，由于僅有英國(guó)海軍擁有強(qiáng)大的航母兵力，故航母涉入的海戰(zhàn)主要是德意兩國(guó)的岸基飛機(jī)與其交手。
到二戰(zhàn)中期時(shí)，英美兩國(guó)大量建造了成本低廉的「護(hù)航航空母艦」以及「商船航空母艦」，以其搭載少量飛機(jī)即可達(dá)到威脅德軍潛艇的效果，最終令盟軍于大西洋的潛艇戰(zhàn)中獲得了勝利。法國(guó)的貝亞恩號(hào)于大戰(zhàn)期間則都是在半封存的狀態(tài)下，1944年美國(guó)將這艘船運(yùn)回美國(guó)本土再度改裝，這一次則是改為一艘運(yùn)輸艦，完成之后交給法國(guó)使用。
另一邊，太平洋則出現(xiàn)了海軍史上最激烈的海空大戰(zhàn)，交手的美軍與日軍皆擁有強(qiáng)大的航母艦隊(duì)。1941年，日本決定與英美荷三國(guó)開戰(zhàn)。鑒于塔蘭托的例子，日本海軍設(shè)計(jì)了偷襲美國(guó)珍珠港的行動(dòng)，這是首次大規(guī)模集中使用航母武力的作戰(zhàn)，1941年12月7日日軍共將派出6艘航母、353架艦載機(jī)對(duì)港內(nèi)的美軍艦隊(duì)實(shí)施轟炸，最終美軍太平洋艦隊(duì)有18艘水面艦艇受到重創(chuàng)，其中兩艘戰(zhàn)艦受損過重沉沒或者是無法修復(fù)。雖然日本海軍航空兵在本次行動(dòng)中表現(xiàn)了近乎完美的對(duì)艦攻擊，但由于美軍港內(nèi)并未停泊航母，使得日軍雖然達(dá)成牽制美國(guó)太平洋艦隊(duì)的目標(biāo)，但是未能重創(chuàng)其海軍航空兵力，實(shí)際上僅是終結(jié)了各國(guó)海軍一度崇尚的大艦巨砲主義，往后航空母艦將取代戰(zhàn)艦成為海戰(zhàn)中決定勝負(fù)的關(guān)鍵。
在1942年初的日軍接連攻勢(shì)中，航空母艦與飛機(jī)展現(xiàn)了強(qiáng)大的對(duì)艦打擊能力。馬來亞海戰(zhàn)中，英國(guó)兩艘戰(zhàn)艦與戰(zhàn)斗巡洋艦在缺乏空中武力保護(hù)的情況下出航，立刻被日軍88架陸基飛機(jī)擊沉，后者僅損失6架飛機(jī)；印度洋空襲行動(dòng)中，日軍再度集中航母對(duì)英軍駐于錫蘭港內(nèi)的艦隊(duì)發(fā)動(dòng)空襲，將英國(guó)海軍戰(zhàn)力暫時(shí)性地自太平洋驅(qū)逐。 不久，美軍憑借航空母艦逐漸扭轉(zhuǎn)了日美兩國(guó)的海軍形勢(shì)。
1942年5月，發(fā)生了首次航母間的戰(zhàn)斗——珊瑚海海戰(zhàn)，雙方的船艦皆在彼此艦員視距外，全憑艦載機(jī)進(jìn)行攻擊與防御；同年6月爆發(fā)的中途島海戰(zhàn)是航母間首度的大規(guī)模會(huì)戰(zhàn)。會(huì)戰(zhàn)的關(guān)鍵時(shí)刻, 日本航母的艦載機(jī)當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行彈藥換裝作業(yè)，加上損害管制能力不足，因此大部分參與此戰(zhàn)役的日軍航母在美軍轟炸機(jī)突襲之下被一舉擊沉。此后，日軍于太平洋發(fā)動(dòng)攻勢(shì)的能力即大為減弱。
1942年8月，日本再于南太平洋損失大量海軍飛行員，美軍在此期間爭(zhēng)取到其將全國(guó)工業(yè)能力投入戰(zhàn)爭(zhēng)生產(chǎn)的時(shí)間，一批批新式航母下水服役、大量訓(xùn)練完的飛行員進(jìn)入前線服役，而日軍在人員與航母的損失太大，從而補(bǔ)充不及。最后，1944年6月與10月的菲律賓海海戰(zhàn)、雷伊泰灣海戰(zhàn)更是將日軍航母與飛行員消耗殆盡，除了自殺式飛機(jī)襲擊外，沒有方法阻擋美國(guó)海軍向其本土進(jìn)逼，美國(guó)航母戰(zhàn)斗群發(fā)揮了摧毀敵人海軍以及封鎖海上通商線的強(qiáng)大能力，進(jìn)而促使日本最后的投降。
二戰(zhàn)航母使用方式蓬勃發(fā)展，在起降、傷害管制和攻擊方式方面皆有極大的突破，并于實(shí)戰(zhàn)中獲得大量經(jīng)驗(yàn)。
