Numa batalha no mar é essencial ter uma visão ampliada tendo melhores informações que o inimigo, sendo necessário para a observação um olho no céu. Inicialmente tentaram pipas, depois dirigíveis e pequenos balões de observação rebocados, esse último foi o que prevaleceu.

As marinhas Americana, Francesa e Russa começaram a explorar os aviões quando estes ficaram com o potencial bem mais confiável. Na marinha americana um biplano Curtiss saiu de uma plataforma improvisada na proa do cruzador ancorado Birminghans e pousou na popa do Pennsylvânia tendo sua velocidade detida por fios com sacos de areia ao longo do convés. Esse feito não teve muita repercussão por que a marinha começara a explorar o uso de hidroaviões. Já os alemães estavam mais interessados em apoiar sua esquadra com os grandes e rígidos zepelins e os britânicos continuaram as experiências americanas com aviões de roda. O interesse estava nos hidroaviões que podiam deixar cair bombas e torpedos e ainda fazer observações para a esquadra. O campania colocava hidroaviões no ar por uma vagoneta em trilhos num convés de vôo a vante, servido por um elevador. No retorno, deveriam pousar no mar e ser recuperados por um guindaste. O campania poderia ter feito história se usado em Jutlândia, mas deixou de navegar em tempo por causa de outra má interpretação na sinalização. Coube ao pequeno paquete convertido Engadine lançar o primeiro avião em combate naval.

Em 1915 os americanos tiveram outra "primeira vez", colocando no ar um avião de uma catapulta no North Carolina. O supérfluo Furois de canhão de 18 polegadas foi completado com convés de decolagem a vante ao estilo do campania. Mais tarde, a torre de ré foi removida para dar lugar a outro convés de aterrisagem. A superestrutura, ainda incompleta, causava sérios problemas de turbulência e a solução óbvia foi substituí-la por um convés de vôo contínuo. Um casco de navio de carreira incompleto foi, assim, cortado e acabado como o HMS Argus, cujo nome sugere mais a função de observação do que de ataque. Não tinha superestrutura e a caixa de fumaça extraviava pelo lado; foi o primeiro verdadeiro porta-aviões do mundo. O princípio foi estabelecido e fizeram o 1° porta aviões construído como tal desde a quilha em 1923, o Hermes II. Faltava apenas o Furios receber um "tratamento completo" para a Grã Bretanha ficar à frente das demais marinhas em aviação naval. Os japoneses também levaram o porta-aviões a sério e completaram o Hosbo logo depois de ter o Hermes entrado em serviço. Sua pequena superestrutura foi logo removida, lançando moda para muitos porta-aviões japoneses. Nessa época a marinha americana tinha apenas o Langley, um navio carvoeiro convertido.

O tratado de Washington estimulou o desenvolvimento de porta-aviões, permitindo a conversão de navios capitais, que de outro modo teriam de ser desmanchados. A Grã-Bretanha, os EUA e o Japão converteram cruzadores que tiveram sucesso, já os franceses reconstruíram o couraçado Béarn, que resultou muito lento. As técnicas eram completamente dominadas, estavam lançadas as bases para a nova geração de porta aviões dos anos 30.

Americanos e japoneses, profundamente suspeitosos um do outro, construíram rápido nos limites permitidos. O primitivo Ranger provou ser muito pequeno e foi seguido pelo Enterprise e pelo Yorktown, cuja vasta capacidade para transporte de aviões tem sido desde então a característica dos porta-aviões americanos. Vemos assim que o desenvolvimento dos aviões provocou um grande esforço das marinhas em utiliza-los e escolta-los até a área próxima de guerra, isso foi um grande passo para qualquer marinha, pois os porta-aviões são uma grande arma capaz de projetar poder sobre terra.

Em 1937, o Japão lançou o esplêndido par de Shokakus e a Reichsmarine, em expansão, começou, um pouco tardiamente, os dois Graf Zeppelim, de 23000 toneladas. Tendo diferentes objetivos, o projeto alemão visava o ataque ao comércio, produzindo, na verdade, um grande cruzador com capacidade para operar cerca de quarenta aviões. Nenhum sistema satisfatório de aparelho de travamento e nenhum avião naval especializado foi desenvolvido.

Outra potência que deixou de compreender a importância do porta-aviões foi a França. O Joffre, como sucessor do insatisfatório Béarn foi lançado tarde demais e desmantelado depois da queda da França, em 1940.

A última grande potência naval era a Itália. Ela concluiu que não precisava de aviação embarcada, pois sua principal esfera de interesse, o Mediterrâneo, podia ser coberta por aviões baseados em terra. A frota de porta aviões britânia causou muita devastação com a chegada da guerra, mostrando para o mundo a importância de projetar poder sobre terra com aviões.

No ritmo alucinante de construção para a guerra, os japoneses conseguiram, por conversões, completar quatro porta-aviões para apenas um dos EUA. Ao se darem conta de sua posição, os EUA lançaram a classe dos 25 fortes Essex. Apresentavam o "hangar no topo" e seus 100 aviões usavam elevadores nas laterais do convés, que não afetavam o espaço do hangar, mas, por serem mais propensos a avarias, enfraqueciam a concha do casco, e por isso nunca foram bem aceitos pelos ingleses.

No final de 1941, a guerra naval apenas européia e a Marinha Real usava seus porta-aviões com imaginação, embora nem sempre com sucesso, contra as esquadras inimigas, que não os tinham. Operações anti-submarinas foram rapidamente instituídas, mas, apesar de o porta-aviões eventualmente provar que era a resposta, as unidades que eles operavam eram muito grandes; o resultado foi a afundamento do Courageos e a quase perda no Ark Royal. Depois em Taranto, e a esquadra italiana foi dizimada ocasionando a batalha de Matapan e o afundamento do Bismarck por torpedo aerotransportado. Com isso os ingleses conseguiram operar em áreas previamente dominadas por forças aéreas hostis, porém tiveram perdas. O Glorious, despojado de sues aviões, foi posto a pique por ataque de superfície perto da Noruega; e o Eagle e o Ark Royal foram afundados por submarinos no Mediterrâneo. Um porta-aviões mais levemente construído teria sucumbido, mas seu expesso convés de vôo salvou-o, transformando-se em lição para todos os projetos futuros.

O comboio de guerra de 1941 era especialmente sombrio no meio-Atlântico, não alcançado pela cobertura aérea existente. Como uma solução de "tapa buraco", um paquete cargueiro alemão capturado foi reconstruído pelos britânicos como o porta aviões de escolta Audacity. Não tinha nenhum hangar e carregava apenas seis aviões, mas sua curta existência mostrou seu duplo valor, destruindo aviões inimigos de reconhecimento cuja tarefa era guiar submarinos ao comboio, e forçando os submarinos a permanecer submersos, frustrando suas manobras de ataque.

Entendendo o alvo potencial dos porta-aviões de escolta, os americanos aplicaram vultuosas quantias em sua produção em série. Uma classe de porta-aviões de escolta, mais velozes, foi produzida pelos americanos, de casco de cruzadores, para uso da Esquadra. Conhecidos como porta-aviões "Woolworth", mais de cem foram completados e representaram um papel importante na derrota dos U-boats.

Em dezembro de 1941, uma nova modalidade de guerra foi anunciada, quando 360 aviões japoneses, de seis porta-aviões, subitamente atacaram Pearl Harbor, num ataque de esvaziamento prévio, inspirado em Taranto. A esquadra americana foi surpreendida e pesadamente danificada, embora seus porta aviões fossem salvos por estar no mar. O grupo japonês continuou a devastar a mal preparada área britânica da baía de Bengala. Entre as perdas sofridas, estava a do veterano porta-aviões Hermes.

O grupo de porta-aviões adequava-se perfeitamente a uma guerra naval, no vasto Pacífico e os japoneses atacaram à vontade até que os americanos reagiram e os surpreenderam no mar de Coral.

Perdeu um porta-aviões, mas os japoneses também perderam uma tripulação aérea experiente e não puderam mais alcançar seu objetivo.

Midway foi o principal encontro que se seguiu e estabeleceu uma nova forma de batalha no mar; as esquadras inimigas não se avistaram, sendo toda a luta feita por aviões. Boas informações deram aos americanos a chance de "expulsar" os porta-aviões oponentes, com os conveses cheios de aviões reabastecendo. Os japoneses perderam quatro porta-aviões contra um americano. Suas operações agora tinham que ser conduzidas num nível reduzido, e eles foram finalmente batidos em 1944 durante as batalhas conhecidas como "tiro ao alvo nas Marianas". Aqui os japoneses perderam mais três porta-aviões e, mais seriamente, o grosso de sua tripulação remanescente aérea treinada.

Poucos porta-aviões japoneses grandes foram terminados durante a guerra. Um foi o Taibo, perdido nas Marianas; outro foi o enorme Shibano, construído com o casco do terceiro couraçado Musashi, mas torpedeado e afundado antes de entrar em serviço. Eles tentaram a produção em série com a classe Ummyu, mas tiveram pouco sucesso devido ao atraso. Os aliados também descobriram que os navios grandes e de qualidades não podiam ser produzidos rapidamente durante a guerra. Mesmo a grande capacidade dos americanos só permitiu que eles se concentrassem na Classe Essex. Paralelamente, estavam sendo construídos três Midways de conveses couraçados, de 45.000 toneladas, mas não foram terminados a tempo de combate.

Os britânicos tentaram cortar caminho construindo a classe Colossus e Majeste de "porta-aviões leves de esquadra" dentro dos padrões civis, sob a classificação do Lloyds Register, mas também eles foram completados muito tarde para combate. O mesmo explicou as Albions seguintes, embora todos se tenham mostrado úteis em tempo de paz. Muito ambiciosamente, os quatro Audacious de 37000 toneladas e os três Gilbratares de 45000 toneladas foram também iniciados, mas sem esperança de serem completados em tempo. Muito depois da guerra, apenas dois dos últimos foram terminados, como o Amk Royal e o Eagle.

No fim das hostilidades, o porta-aviões estava firmemente estabelecido como o novo capital, com flexibilidade e um poder de ataque muito superior a qualquer encouraçado. A destruição por avião dos dois Tirpitz e das remanescentes unidades pesadas japonesas confirmaram o fim do domínio do grande canhão. Os últimos porta-aviões apareceram com grandes progressos importantes. A catapulta a vapor permitiu que os aviões pesados serem operados de menores conveses de vôo; conveses em ângulo permitiam pousos e decolagens simultâneos e melhor aproveitamento da área do convés de vôo; o espelho de pouso deu ao piloto informação ótica sobre a correção de sua aproximação. Com a introdução do avião a jato no mar, que tem características ruins em baixa velocidade, os americanos concentraram-se sobre essas inovações, incorporando-as todas nos novos Forrestals, no início dos anos 50. Se os Midways já apareciam grandes com 45.000 toneladas, estes navios eram de 60.000. Seu comprimento de cerca de 317 metros era comparável ao do grande paquete Queen Elizabeth, e eles não podiam atravessas o Canal do Panamá.

Antes de o programa do Forrestal ser completado, o revolucionário Enterprise introduziu o porta-aviões nuclear. Suas 75.000 toneladas podiam ser impulsionadas quase que indefinitivamente por vapor trazido das caldeiras aquecidas por oito reatores. Sem caixas de fumaça ou chaminé, a Ilha era muito menor e o armamento era por míssil em vez de canhão. Atingiram o limite com a classe Nimitz, de 92.000 toneladas. O conceito de porta-aviões puramente de ataque pode agora ser denotado por seu tamanho e custo. Mas certas marinhas não precisavam de vastos conveses de vôo utilizando helicópteros e aviões de decolagem e aterrissagem curtas como helicópteros e aviões STOL (short take-off and landing). Temos, então, dois desenvolvimentos importantes: o navio porta-helicópteros e o cruzador porta-helicópteros e o cruzador porta-helicópteros. Utilizavam diversas categorias de helicópteros, tanto para trabalho anti-submarino como para assalto. O segundo foi iniciado pelo híbrido Jeanne d´Arc francês continuado pelos italianos e depois pelos russos Moskvas. Os Moskvas tinham como função destruir submarinos transportadores de ICBM (Intercontinental Balistia Missiles - Mísseis balísticos intercontinentais), e têm pouco poder ofensivo além de helicópteros e SAMs (surface-to-Air Misseles - mísseis superfície para ar).

Os tipos francês e russo têm superestrutura bloqueando o convés de vôo e podem operar os novos aviões STOL somente em VTOL (vertical take-off and landing - decolagem e pouso verticais). Como a performance do último é grandemente aumentado por uma curta corrida de decolagem, vemos a classe Moskva abandonada depois dos dois primeiros e substituída pelos Kiev, maiores, com convés em ângulo. Acima de 40.000 toneladas e também ofensivamente armado de SSMs (surface to surface missiles - mísseis superfície para superfície), esse tipo de navio pode ser a razão para os Estados Unidos construírem ainda mais porta-aviões de ataque. Em conceito e esquema geral, no entanto, eles são versões maiores da classe Invencible, agora em construção na Grã-Bretanha. Para obter o aproveitamento do convés de vôo, a proa pode ser ligeiramente levantada em "salto de esqui" para ajudar aviões STOL, como Harrier, a decolar, economizando combustível e aumentando a carga útil.