Swój szlak bojowy rozpoczął od ataków lotniczych na wyspę Marcus 31 sierpnia 1943. 5 października 1943 roku jego samoloty pokładowe atakowały wyspę Wake, a 10 listopada 1943 roku wzięły udział w walkach o Wyspy Gilberta. W styczniu 1944 roku wspierał desant na Wyspy Marshalla. 19 czerwca 1944 roku „Yorktown” wziął udział w bitwie na Morzu Filipińskim, gdzie tylko podczas pierwszego dnia bitwy jego samoloty pokładowe zestrzeliły 37 samolotów wroga, a 20 czerwca dokonały udanego ataku na japoński lotniskowiec „Zuikaku”. Po wspieraniu desantu w zatoce Leyte w listopadzie 1944 roku okręt w grudniu wziął udział w akcji ratunkowej związanej z zatonięciem podczas tajfunu Cobra trzech amerykańskich niszczycieli.