Sau một giai đoạn bảo trì ngắn, "Constellation" chuẩn bị cho lượt phục vụ sau cùng, một cơ hội tham gia vào cuộc Chiến tranh chống khủng bố toàn cầu. Nó khởi hành vào ngày 2 tháng 11, 2002, dẫn đầu Đội tuần dương-Khu trục 1 do Chuẩn đô đốc Barry M. Costello làm Tư lệnh. Nó nhanh chóng tham gia các hoạt động trong khuôn khổ Chiến dịch Tự do Bền vững từ ngày 17 tháng 12, và tiến vào vịnh Ba Tư để tiếp nối các phi vụ thực thi vùng cấm bay ở miền Nam Iraq. Vào ngày 19 tháng 3, 2003, với hai tàu sân bay tại khu vực Đông Địa Trung Hải và ba chiếc khác tại vùng vịnh, Chiến dịch Iraq Tự do được tiến hành. "Constellation" được phân công các phi vụ tấn công ban đêm, và đã liên tục hoạt động trong suốt giai đoạn ban đầu của cuộc chiến. Không đoàn tàu sân bay CVW-2 đã thực hiện hơn 1.500 phi vụ, ném trên bom đạn và rocket xuống các mục tiêu khác nhau. Một máy bay đã bị mất do tai nạn trong khi hoạt động, nhưng không có thương vong.