במקביל לפיתוח האונייה, החלה חברת מטוסי הוקר, שהתמזגה והפכה להוקר סידלי, בפיתוח מטוסים בעלי יכולת המראה ונחיתה אנכית או קצרה. בפברואר 1963 המריא אב הטיפוס הראשון, הוקר P.1127, מנושאת המטוסים אה"מ ארק רויאל. ב-1964 החלו ניסויים בדגם ההמשך, הוקר סידלי קסטרל. בין השאר, הוכיח המטוס את יכולתו להמריא מעל סיפון נושאת המסוקים אה"מ בולווארק. ניסויים אלה הוכיחו את האפשרות להפעיל מטוסים כאלה מעל סיפון הסיירות המתוכננות. הצי המשיך לקרוא לכלי השיט "סיירות", גם כדי להימנע מהלחץ הפוליטי שהביא לביטול פרויקט CVA-01, וגם משום שהאוניות היו אמורות למלא תפקידים של סיירות, בעיקר תפקידי שליטה ובקרה. השם "נושאות מטוסים" ניתן לאוניות רק בתקציב 1980.
קשיים כלכליים בבריטניה בתחילת שנות ה-70 של המאה ה-20 האטו את התהליך, אך תכנון האונייה המשיך להתפתח. ב-17 באפריל 1973 הזמין משרד ההגנה של בריטניה רשמית את בנייתה של אינווינסיבל, במספנת ויקרס בעיר בארו שבחצי האי פיורנס (Barrow-in-Furness), בצפון מזרח אנגליה. התכנון שעל פיו הוזמנה האונייה היה לכלי שיט בן 19,000 טון, שהוגדר כסיירת כבדה נושאת מסוקים. האונייה הייתה אמורה לשאת עד 14 כלי טיס וכן משגר לטילי נ"מ מדגם "סי דארט" בחרטום האונייה.
ב-1975, תוך כדי בניית האונייה, החליטה ממשלת בריטניה לאשר את ייצוא הגרסה הימית של מטוסי ההרייר, בריטיש אירוספייס הרייר ימי. זאת, מתוך הערכה שהאונייה החדשה תזדקק לכלי טיס בעלי כנף קבועה להגנה מפני מטוסי סיור סובייטיים. הדבר הצריך תכנון מחדש, וזאת מכיוון שמטוסי ההרייר יכולים להמריא אנכית, אך הדבר בא על חשבון המטען שהם יכולים לשאת. בשל כך, עדיפה המראה ממסלול קצר, אך גם בהמראה כזו, כאשר המטוס ערוך לקרב ונושא מטען מלא של דלק וחימוש, הדבר אינו פשוט מהסיפון הקצר של האוניות (אורכו כ-170 מטרים). כדי לאפשר המראה כזו הוגבה קצה הסיפון, בתצורה שנקראה "מקפצת סקי". סיפונה של "אינווינסיבל" הוגבה ב–7°, כמו זה של האונייה הבאה אחריה, אה"מ "אילוסטריוס". באונייה השלישית, "ארק רויאל", הוגבה הסיפון ב–12°. גם סיפון הטיסה של שתי האוניות הראשונות הוגבה בשיפוצים בהמשך ל-12°.
מ-1976 נקבע תפקיד נוסף לאונייה - לשמש כנושאת מסוקים. תפקיד זה היה אמור להיות חלק מההיערכות של נאט"ו לקראת עימות אפשרי באירופה, ואז הייתה האונייה אמורה להיות חלק מהאגף הצפוני של נאט"ו, ליד נורווגיה.
האונייה הושקה ב-3 במאי 1977, ונכנסה לשירות ב-11 ביולי 1980. היא שירתה יחד עם נושאת המטוסים הוותיקה אה"מ הרמס (R12), ועם יציאתה מהשירות הפכה "אינווינסיבל" לאוניית הדגל של הצי.
מערכות נשק וכלי טיס.
עם השקתה לא צוידה "אינווינסיבל" במערכות נשק לטווח קרוב (close-in weapon systems, CIWS). אחד הלקחים ממלחמת פוקלנד היה התקנת שתי מערכות פלנקס עם תותחי 20 מ"מ מתוצרת ריית'און. אלה הוחלפו מאוחר יותר לשלוש מערכות "שוער" (Goalkeeper) מתוצרת חברת ת'יילס (Thales). בנוסף, הותקנו שני תותחי אורליקון 20 מ"מ. באונייה הותקנו גם אמצעי נגד ללוחמה אלקטרונית, ומשגרי מוץ ונורים. עם השקתה הותקנו באונייה טילי נ"מ "סי דארט", אך אלה הוסרו מאוחר יותר כדי להאריך את הסיפון ולאפשר יותר מקום לתחמושת.
הכנף המתוכננת לאונייה כללה 5 מטוסי הרייר ימי ו־9 מסוקי סי קינג. בהמשך גדלה הכנף לתשעה מטוסי הרייר ימי או הרייר GR.7/9, ו-12 מסוקי סי קינג, ללוחמה נגד צוללות והתראה מוקדמת מוטסת. נערכו ניסויים לשאת 16 מטוסים ושלושה מסוקים. האונייה תוכננה כאוניית דגל, ולכן תוכננה עם מתקני פיקוד עבור מטה של כח משימה ימי.
הספר הלבן של 1980 ומלחמת פוקלנד.
שנה לאחר כניסתה של "אינווינסיבל" לשירות, פרסמה ממשלת בריטניה ספר לבן בנושא מדיניות הביטחון הבריטית. המסמך הציג את מדיניות הביטחון הבריטית החדשה, שגרסה כי אין לבריטניה צורך בנושאות מטוסים. לפי מדיניות זו הייתה "אינווינסבל" מיותרת, והצי הבריטי הציע אותה למכירה לצי האוסטרלי, כתחליף לנושאת המטוסים מלבורן המיושנת. אוסטרליה שקלה רכישת נושאות מטוסים מסדרת "אינווינסיבל" עוד לפני כן, אך הצעה זו הייתה מושכת במיוחד בשל מחירה הנמוך יחסית (175 מיליון ליש"ט) והן בשל העובדה שהאונייה הייתה מוכנה ופעילה. בשל כך הכריזה ממשלת אוסטרליה בפברואר 1982 על נכונותה לקבל את ההצעה הבריטית. אם הייתה ההצעה מתממשת הייתה האונייה נקראת "אוסטרליה", והייתה מפעילה מסוקים, עד להחלטה מאוחרת יותר על רכישת מטוסי הרייר ימי.
ב-2 באפריל 1982 פלשה ארגנטינה לאיי פוקלנד, ושלושה ימים לאחר מכן שלחה בריטניה כוח משימה לכיבושם מחדש. במרכז הכוח היו שתי נושאות המטוסים הבריטיות הפעילות, אה"מ "אינווינסיבל" ואה"מ הרמס (R12). הכוח האווירי על סיפונה של "אינוינסיבל" כלל 12 מסוקי ווסטלנד סי קינג ו-8 מטוסי הרייר ימי, כוח גדול במקצת מהרגיל. על האונייה הוצבו מקלעים רבים, להגנה מפני איומים בטווח קרוב.
במהלך המסע דרומה עקב מטוס בואינג 707 של חיל האוויר הארגנטינאי אחרי כוח המשימה. ב-23 באפריל נמנעה תקרית חמורה, כאשר טילי הנ"מ של ה"אינווינסיבל", מסוג סי דארט, ננעלו על מטוס נוסעים DC-10 אזרחי, של חברת התעופה הברזילאית. המפעילים הבריטיים טעו בזיהוי וסברו שהמדובר במטוס הארגנטינאי. בשל הספקות בזיהוי נשלח מטוס הרייר ימי ליצור קשר עם המטוס, והטייס דיווח כי המדובר במטוס נוסעים תמים. העיתונות בברזיל דיווחה כי הנוסעים נבהלו, ומפקד כוח המשימה הימי, אדמירל משנה סנדי וודוורד ענה למפקד הצי בלונדון: "מצטער על כל אי נוחות שנגרמה לתחתוני הנוסעים, אלא אם כן המדובר בארגנטינאיים".
ב-1 במאי הגיע כוח המשימה הימי אל האיים, ומטוסים מנושאות המטוסים תקפו מטרות שונות כבר באותו יום. הכוח האווירי של נושאות המטוסים מילא חלק מרכזי במלחמה, בהגנה על אוניות כוח הנחיתה ובסיוע לכוחות הקרקע. מטוסיה של "אינווינסיבל" הפילו 21 מטוסים ארגנטינאיים בקרבות אוויר במהלך המלחמה. 3 מטוסי הרייר של "אינווינסיבל" התרסקו בשל תאונות, אך אף מטוס לא הופל בקרב אוויר.
הבריטים הכריזו רשמית על סיום מעשי האיבה ב-20 ביוני 1982. עם סיום המלחמה היה ברור שלנושאות המטוסים חלק מרכזי בתפיסת ההגנה הבריטית, וכי המדיניות שהוכרז עליה בספר הלבן שנה לפני כן מוטעית. כבר ב-1 ביוני הודיע ראש ממשלת אוסטרליה, מלקולם פרייזר, כי הם מוכנים לבטל את רכישת האונייה, וביולי הודיע משרד ההגנה הבריטי על ביטול ההצעה למכירת האונייה ועל החלטתו לשמור על כוח של שלוש נושאות מטוסים.
במהלך המלחמה טענה ארנטינה כי "אינווינסיבל" נפגעה מטילי אוויר ים "אקסוסט", ועל פי חלק מהטענות אך הוטבעה. תאוריות קשר טענו כי הממשלה הבריטית הסתירה את עובדת טביעתה של "אינווינסיבל", וכי האונייה הוחלפה בחשאי על ידי אה"מ אילוסטריוס. בריטניה הכחישה מכל וכל את הטענות; עם שובה של "אינווינסיבל" לבריטניה לאחר המלחמה לא נראה עליה כל סימן לפגיעה כלשהי. הסבר לטענות הארגנטינאיים ניתן למצוא בכך ש"אינווינסיבל" הייתה באותו אזור שבו נפגעה והוטבעה אוניית המשא "אטלנטיק קונבייר". הארגנטינאים סברו שהטביעו את נושאת המטוסים, ומכאן הטעות.
1983 - 2005.
לאחר מלחמת פוקלנד נותרה "אינוונסיבל" ליד האיים, מחשש שהארגנטינאיים יפלשו שוב. נושאות המטוסים הבריטיות התחלפו ביניהן בהגנה על האי, עד להקמת בסיס למטוסי קרב בעיירה סטנלי.
בדצמבר 1983 סירבה אוסטרליה לאפשר לאונייה להשתמש במבדוק יבש בסידני, בעת שנושאת המטוסים וקבוצת האוניית שליוותה אותה הייתה פרוסה באזור. זאת, מכיוון שהצי הבריטי סירב לגלות האם האונייה נושאת כלי נשק גרעיניים.
בין 1993 ל-1995 הוצבה "אינווינסיבל" בים האדריאטי, כחלק ממבצע מנע טיסה (Operation Deny Flight) מעל בוסניה, חלק ממעורבות נאט"ו במלחמת בוסניה. מטוסי האונייה השתתפו גם במבצע כוח מכוון (Operation Deliberate Force), המבצע שסיים את המלחמה. ב-1998 וב-1999 השתתפה "אינוויניסבל" במבצע משמר דרומי, במהלכו פיקחו מטוסי הצי המלכותי הבריטי יחד עם חיל האוויר המלכותי הסעודי, חיל האוויר הצרפתי וחיל האוויר של ארצות הברית על חלקה דרומי של עיראק, בהמשך למלחמת המפרץ. ב-1999 נשלחה "אינווינסיבל" לבלקנים, כדי לסייע בהמשך הפעולה נגד יוגוסלביה, כחלק מהעימות בדרום סרביה. מטוסי ההרייר השתתפו בתקיפות אוויריות, ומסוקים מן האונייה סייעו לפליטים.
2005 - 2010.
ב-6 ביוני 2005 הוגיע משרד ההגנה של בריטניה על הוצאת "אינווינסיבל" משירות. משרד ההגנה הודיע כי האונייה תישאר במצב של מוכנות נמוכה, וניתן יהיה להפעילה מחדש בהתראה של 18 חודשים. "אינווינסיבל" הואצה משירות ב-5 באוגוסט 2005, 20 חודשים לאחר שעברה שיפוץ מקיף שנועד לאפשר לה לשרת עשר שנים נוספות. את מקומה כאוניית הדגל של הצי תפסה אחותה, אה"מ "אילוסטריוס". על פי ההודעות הרשמיות של הצי "אינווינסיבל" נחשבה כאחת מאוניות הצי והייתה בעתודה למקרה הצורך. ואולם השנתון ג'יינס דיווח כי מערכות חשובות הוצאו מן ה"אינווינסיבל" והועברו לאוניות האחרות בסדרה, ובשל כך לא ניתן היה להפעיל את האונייה בטווח הזמן שעליו הצהיר משרד ההגנה.