加賀 (空母)
艦名
加賀の艦名は石川県の旧令制国名加賀国にちなんで命名された。空母であるにもかかわらず艦名が旧令制国名のままとなっているのは、後述の艦種変更に起因し、かつ当時は航空母艦の命名に関する明確な規定が無かったためである。航空母艦命名に関して明確な命名標準が設けられたのは昭和8年12月18日付 海軍大臣から侍従長宛文書「海軍大臣官房 官房機密第2417号」、およびそれに対して返信された同年12月19日付 侍従長から海軍大臣宛書簡によってである。日本海軍の命名慣例については日本艦船の命名慣例を参照のこと。艦内神社は白山比咩神社。加賀前田家に連なる前田利為侯爵も、軍艦加賀に加賀国白山の油絵を献納している。なお戦後、この艦名は海上自衛隊のいずも型護衛艦2番艦「かが」に引き継がれた。
三段式空母
加賀は、ワシントン海軍軍縮条約の結果建造中止となった加賀型戦艦を改装した大型空母であった。
ワシントン海軍軍縮条約による主力艦の制限下、補助的艦種としての航空母艦の運用が研究され始めた。そんな中で行われた2隻（加賀、赤城）の改造ではあるが、当時日本海軍には空母の建造経験は小型空母鳳翔しかなく、戦艦や巡洋戦艦からの改装も日本海軍初だった。当初の計画では、全長715呎、最大幅110呎、基準喫水幅101呎3寸、喫水21呎9寸、排水量26,950頓、20cm砲10門、12cm砲6門、12cm高角砲12門、搭載機36、満載状態27.6ノットという規模だった。三層の飛行甲板や艦尾排煙方式などの多くの設備が後に改装・撤去された事実が示すように、航空母艦の黎明期にあって改装作業は模索の中で進められ、1928年（昭和3年）3月31日竣工した。
艦形の決定の際、同じく他艦種から改造されたイギリス海軍の二段式航空母艦フューリアスの影響を受けてか、赤城共々、三層の飛行甲板を持つ三段式（雛段式）空母案が採用された。上段を離着艦用、中段を小型機の発艦用、下段を大型機の発艦用とし、航空機の機種・用途に合わせ、甲板を使い分けることが考えられた。
しかし航空機の草創期に設計されたため、運用の実際や航空機の大型化を予測しきれず数々の問題が浮上することとなった。問題となったのは発着用飛行甲板の短さであり、特に中段の甲板で顕著に表れ、ここから艦上機が運用上で発艦することはできなかった。飛行甲板と船体に挟まれた艦橋からは搭載機の発艦・着艦統制が難しく、1932年（昭和7年）には甲板のエレベーター右舷に塔型補助艦橋と、飛行科指揮所を設けている。
また煙突の配置も問題となった。当時保有していた空母は鳳翔1隻しかなく、その運用から舷側に煙突を立てたままだと航空機の着艦操作に大きな影響を与えることが判明する。霞ヶ浦の技術研究所で模型を作ってさまざまな空洞実験を行ったがどうしても解決策を見出すことができなかった。そこで当時参考資料として検討されたのがイギリス空母アーガスである。これは煙路を両舷に沿って艦尾まで導き排煙するという方式をとっていた。当時の造船技術者達は赤城方式と実用性の上で比較するためにこの艦尾排煙方式を強く主張し、加賀の煙突は赤城とは別個のものとして作られることになった。『蓋しこの方が艦中央部に据ゑられた大砲その他諸計器の為には良好であらう。』と謳っていたが、実際には様々な問題が噴出した。ボイラーからの排煙が航空機の邪魔にならないようにと煙路を艦尾まで導いて排煙していたが、長大な煙路の重量・艦内容積の減少に加えて、煙路に隣接する区画の室内温度は40℃にも達したといい、高温により居住に耐えられないという大問題を引き起こした。また、艦尾から排出される煤煙が気流を乱して航空機の着艦を阻害することにもなった。この問題は赤城と同様の煙突方式を取ることで解決を試みようとされたが、折からの軍縮予算で実現されなかった。
なお、この時期の加賀の航空機搭載機数は60機である。
20cm砲10門を装備。これは近接する水雷部隊からの防御のためであり、艦隊決戦では重巡洋艦並の火力である。そのうち、連装砲二基四門は竣工後に中段の露天甲板に配置された。
同様に艦種変更を経た赤城が32.5kt を発揮したのに対して、加賀の速力は実速26.7kt（公称27.5kt） 止まりであった。巡洋戦艦として設計された赤城に対し、加賀は戦艦として設計されたためである。十二基の重油専燃罐と四基のタービンによる出力は9万1000馬力であった。戦艦は重防御で被弾面積の縮小のため船体を短く設計するが、その反面、重量と推進抵抗が大きくなり、高速力を発揮しにくくなる。また飛行甲板も短くなるので空母への改造は巡洋戦艦の天城型の方が適正だったのは否めなかった。
建造
日本海軍が計画した八八艦隊の戦艦3番艦、4番艦として加賀型戦艦の2隻が計画された。その3番艦が本艦（加賀）、4番艦が土佐である。
1918年（大正7年）5月15日、加賀および土佐は正式に命名される。
同日附で2隻とも『戦艦』として艦艇類別等級表に登録された。
1919年（大正8年）1月、海軍は川崎造船所に戦艦加賀の建造を命じた。
川崎造船所が建造する大型軍艦としては、榛名、伊勢に続く3隻目となった。
起工は1920年（大正9年）7月19日。
1921年（大正10年）11月17日午前8時30分、天皇の名代として伏見宮博恭王が参加した他、10万人ともいう観衆が見守る中で進水する。
ところが、ワシントン海軍軍縮条約に従い1922年（大正11年）2月5日に建造中止の通達があり、
川崎造船所は加賀および愛宕（加賀進水後の船台で建造）の工事作業を中断した。
加賀はまず標的艦として新型水雷爆弾の実験をおこなったのちに解体。
各種資材や部品は、条約によって巡洋戦艦から航空母艦に改造される巡洋戦艦2隻（天城、赤城）の材料とする計画がたてられる。
また金剛型巡洋戦艦の近代化改装を実施するにあたり、
加賀ボイラーのうち重油専焼缶(ボイラー)は榛名と霧島へ、石炭混焼缶は川崎造船所で建造予定の給糧艦（間宮）に流用することが内定した。
1922年（大正11年）7月8日、加賀は川崎造船所から海軍に引き渡される。
7月11日、加賀は特務艦富士に曳航され、護衛の装甲巡洋艦八雲と共に神戸を出発。
7月14日、3隻（加賀、富士、八雲）は横須賀へ到着した。
同年10月25日、川崎造船所で給糧艦間宮が起工。
同艦は解体予定の「加賀」よりボイラー（石炭混焼缶）を転用することになっていたが、加賀の処分延期にともないボイラーが届かず、1923年（大正12年）6月上旬進水の見込みが立たなくなった。
1923年（大正12年）9月1日に発生した関東大震災によって横須賀の横須賀海軍工廠で改装中だった天城型巡洋戦艦1番艦天城は大破、修理不能となり破棄される。
空母を重要視していた日本海軍は天城の代艦として、急遽加賀を空母へ改造することとなった。加賀ボイラーを搭載予定だった間宮には、天城用ボイラーが送られた。
横須賀に繋留されていた加賀は、そのまま横須賀海軍工廠で改造工事を受ける。
同年11月19日、戦艦加賀および巡洋戦艦赤城は航空母艦に艦種が改められた。
同日附で航空母艦「翔鶴」（初代）の建造中止が通達され、
航空母艦として登録された2隻（加賀、赤城）と入れ替わる形で除籍された。
昭和2年(1937年)度末(1928年3月31日)までに工事は完成する予定だったが、経費不足と航空艤装の未定部分があるために大きく遅れた。
加賀は1928年(昭和3年)3月31日引渡式を行い軍艦旗を掲げ、
名目上は竣工とした。
同日第4予備艦に指定
以後も横須賀海軍工廠小海岸壁で工事を引き続き行った。
6月15日第3予備艦に指定された。
同年秋に公試運転を行い
(9月15日に行われた全力運転公試の写真が残る)、
12月4日に行われた横浜沖の大御礼特別観艦式に参列した。
12月28日に第2予備艦に指定され、佐世保に回航、引き続き佐世保海軍工廠で残工事を行った。
1929年(昭和4年)11月1日、第1予備艦となり、航空機を搭載した。
1930年度
1929年(昭和4年)11月30日、赤城に代わって艦隊編入、鳳翔と第一駆逐隊で第1航空戦隊(連合艦隊付属)を編成し、
その旗艦となった。
引渡から1年9カ月、公試から1年が経ってからの就役だった。
ただ、まだ改正工事や追加工事などがあり、工廠で多くの工事を行った。
1930年(昭和5年)3月28日、佐世保を出港し青島方面で行動、
4月3日大連に帰着した。
昭和5年度の大演習に参加し、
同年10月26日の特別大演習観艦式に参列した。
1931年度
1930年12月1日第1航空戦隊を外れ、
第1予備艦となった。
昭和6年(1931年)度は母港にある佐世保海軍工廠で多くの工事を続行した。
1932年度
1931年(昭和6年)12月1日、赤城に代わり艦隊編入、第1航空戦隊(連合艦隊付属)は加賀、鳳翔と第一駆逐隊の編制になった。
上海事変
1932年（昭和7年）、第一次上海事変が勃発。加賀の実戦参加となり、日本の空母としては初の実戦参加でもあった。空母鳳翔、軽巡洋艦3隻（那珂、阿武隈、由良）、駆逐艦部隊（沖風、峯風、沢風、矢風）が行動を共にした。これを初の機動部隊とする意見もある。
1月29日佐世保を出港、
翌30日馬鞍群島沖に到着、31日から作戦行動を開始。
2月5日、飛行機隊と陸戦隊が上海に進出した。
同日、加賀飛行隊の三式艦上戦闘機6機、一三式艦上攻撃機4機が中国軍の第6隊副隊長・黄毓銓らの操縦するO2Uコルセア（I）4機と日中初の空中戦を展開し、双方損害なく引き分けた。ただし、黄毓銓機はこの時の銃撃が原因で再発進離陸後に墜落した。2月22日、加賀飛行隊の三式艦戦3機、一三式艦攻3機の編隊が、アメリカ退役軍人ロバート・ショート中尉の操縦するボーイング218と空戦となり、艦攻1機が被弾し指揮官・小谷進大尉が戦死したものの、B218を撃墜。日本陸海軍を通じて初の撃墜を記録した。野村吉三郎第三艦隊司令長官は加賀航空隊の功績に表彰状を与えた。2月26日午前5時、加賀から小田原俊郎大尉率いる爆撃隊の13艦攻9機、援護隊として鳳翔から所茂八郎大尉率いる3式艦戦6機が飛び立ち、杭州・筧橋飛行場への爆撃を実施。しかし、その前日に第2隊副隊長石邦藩と黄秉衡航空署長が飛行場の航空機を全て20キロ離れた蛙埠の喬司機場へと移動させており、また石邦藩の操縦するユンカース K47と第6隊分隊長・趙普明のV-92Cに、13艦攻第3小隊の2番機および安延多計夫大尉の第3小隊1番機がそれぞれ1撃墜されたが、乗員はいずれも銭塘江にて澤風に救助された。渥美信一大尉率いる第5小隊3機は銃撃で石邦藩と趙普明に重傷を負わせ、のち石は左腕切断、趙は死亡した。
3月3日停戦により作戦中止、
22日寺島水道に帰着した。
1933年度
1933年(昭和8年)5月20日、第1航空戦隊(加賀、鳳翔、第二駆逐隊)は連合艦隊第1艦隊の所属となる。
昭和8年特別大演習は1933年(昭和8年)5月から3カ月に渡り、内南洋から本州海面の広海域で行われ、
加賀は青軍連合艦隊第1艦隊第1航空戦隊として参加した。
この間、6月29日佐世保出港、馬鞍群島に行き外国鎮戍、7月4日基隆に帰着した。
7月13日馬公を出港し、南洋群島方面に航海、8月21日木更津沖に帰着、
8月25日挙行の観艦式に参列した。
改装工事
1933年10月20日、第1航空戦隊から外れ、
第2予備艦となり佐世保海軍工廠で改装工事に着手した。
改装内容は#一段全通式空母を参照。
1935-1937年度
1935年(昭和10年)11月15日、第2航空戦隊(連合艦隊第2艦隊)に編入、第2航空戦隊は加賀と第二十九駆逐隊の編制となった。
第二次上海事変
1937年7月、第二次上海事変勃発。支那事変が始まる。当時、赤城は近代化改装の最中であり、空母蒼龍、飛龍は建造中で実戦投入が可能な空母は加賀と小型空母2隻（鳳翔、龍驤）であった。本艦はこれら三隻の空母の中で最大の攻撃力を持ち、支那事変における空母部隊の主力とされ、常に稼働状態であった。海外メディアも3隻（加賀、鳳翔、龍驤）の活動を世界に報じている。この時点での加賀艦載機は、九〇式艦上戦闘機、九五式艦上戦闘機、八九式艦上攻撃機、九四式艦上爆撃機、九六式艦上攻撃機に更新されていた。加賀便乗中の城英一郎海軍中佐は周囲に「海軍航空部隊の奇襲攻撃により日華事変は3日で終結する」と大本営の判断を語っている。また、日本軍は中華民国空軍を過小評価していた。
加賀は1937年（昭和12年）8月10日、寺島水道を出撃、北支派遣輸送船隊の護衛に従事、
8月14日の中国空軍による上海爆撃には間に合わなかった。
加賀は翌日8月15日に上海沖に到着、12.7mm機銃を持つ中国空軍第4大隊・第5大隊のカーチス・ホークⅢと交戦した加賀航空隊は八九式艦攻16機中8機（2機不時着水含む）と九四式艦爆16機中2機（1機不時着水含む）とその搭乗員29名（うち1名が重傷のち死亡）を一挙に失った。加賀戦闘機隊長の柴田武雄少佐によれば、前日、艦攻隊長岩井庸男少佐に対し、旧式の89式艦攻だけでも戦闘機の掩護をつけるべきと説得したが、分隊長安仙三大尉の「万一の場合でも旋回銃で大丈夫、戦闘機は足手まとい」という一言で不採用になったという。当時、戦闘機無用論が支持されていたが、これをきっかけに戦闘機が見直されることになった。大西瀧治郎大佐の要請で九六式艦上戦闘機が加賀に導入されることとなり、8月22日、新郷英城中尉らが操縦する6機が、同日中島正中尉らが操縦する2機が加賀に到着した。
8月26日佐世保に帰港、
翌27日出港、
上海沖で陸戦に協力、南京空襲や揚子江の艦艇攻撃に参加、
9月26日に佐世保に帰港した。
佐世保で補給を行い、10月4日出港、
6日から24日まで南支方面作戦に従事、
11月17日佐世保に帰港した。
11月21日佐世保発、南支方面に向かい、
11月24日から29日まで広東方面の爆撃、
12月2日佐世保に帰港した。
12月10日佐世保を出港、基隆を経て南支方面へ向かい、
12月12日から翌1938年(昭和13年)1月21日まで南支方面の各地を爆撃、
1938年1月25日佐世保に帰港した。
3月25日横須賀軍港を出港、南支方面に行動し、広東爆撃や厦門攻略作戦などに従事した。
4月13日には艦戦・艦攻隊が広州の天河・白雲飛行場を爆撃したのち、上空にて第5大隊第28中隊・独立第29中隊のグロスター グラディエーター18機と初交戦。3機が未帰還となったが、15機（うち不確実3）を撃墜（中国側の記録では7機撃墜、5機被撃墜、うち3名生還）。8月30日には南雄上空にて第3大隊および第5大隊のグラディエーター、カーチスホーク戦闘機計21機と交戦、40分間の空戦で2機未帰還となったが20機（うち不確実4）を撃墜したとしている（中国側の記録では6機撃墜、5機被撃墜、うち3名生還）。
10月12日からは広東攻略作戦に従事した。
当時の加賀甲板士官だった板倉光馬によれば、激しい制裁やリンチにより逃亡者や自殺者が出たり、乗組員が食料品を窃盗する「銀蝿」が大規模かつ公然と行われるなど、加賀の船内風紀は海軍艦艇の中で特に乱れていたと語っている。横須賀在泊中に高級将校が艦内に芸者を招いて宴会をしていた事もあった。板倉によれば、大型艦の陰湿な気風はどこも殆ど変わらず、結果として加賀の風紀は、他の大型艦艇に比べ早期の改善に成功し、ちゃんと叱れば彼らは素直に従ってくれ、板倉が駆逐艦如月に転勤するため加賀から去る際には、乗員達は涙を流して別れを惜しみ、カッターを自分達で漕いで見送りたいと志願し(転勤者は内火艇で見送るのが慣わし)、飛行甲板のみならず、機銃座にいる乗員までもが千切れんばかりに帽子を振りながら、鬼の甲板士官と言われた板倉を見送った、という。
同年12月11日佐世保に帰港した。
1939-1940年度
1938年(昭和13年)12月15日、第2予備艦に指定され改装工事に着手、飛行甲板の延長、艦橋の整備などを行った。
1939年(昭和14年)11月15日、特別役務艦となり、以降船体・兵器の整備などを行った。
1940年(昭和15年)10月11日に挙行された観艦式には参列していない。
1941年度
1940年(昭和15年)11月15日、第2艦隊第1航空艦隊に編入された。
1941年（昭和16年）4月10日、南雲忠一海軍中将を司令長官とした「第一航空艦隊」が、第一航空戦隊（赤城、加賀）と第二航空戦隊（飛龍、蒼龍）で編制された。1941年（昭和16年）9月12日に内示された昭和17年度海軍戦時編制によれば、当時最新鋭の翔鶴型航空母艦（翔鶴、瑞鶴）が第11駆逐隊（吹雪、白雪、初雪）と共に第一航空戦隊を編制し、それまでの一航戦（赤城、加賀）は第51駆逐隊（白雲、薄雲）と共に第五航空戦隊となる予定であったが、実現していない。
南方作戦
1942年（昭和17年）1月9日呉を出撃、
12日にトラック島に進出した。1月19日、トラックを出撃してラバウル攻撃に向かった。1月20日、艦戦9機、艦攻27機が出撃し、ラバウル攻撃を行う。この戦いで零戦1機が不時着、艦攻1機を失った。21日、カビエン攻撃を行い、艦戦9機、艦爆16機が出撃した。22日、第二回ラバウル攻撃が行われ、第一航空戦隊（赤城、加賀）から艦爆32機、艦戦36機が出撃した。対空砲火により零戦1機、艦爆1機が不時着水没したが搭乗員の戦死者はなかった。
2月8日、パラオに入港。
2月9日、パラオ泊地で海図にない暗礁に座礁して艦底を損傷した。コロール島の泊地への進入路は狭い上に90度折れ曲がっているなど、大型艦の出入りが困難なものであった。応急修理の結果、当座の戦闘行動には差し支えの無い程度の損傷であった。
2月15日、パラオを出港。
2月19日、空母4隻（加賀、赤城、飛龍、蒼龍）はオーストラリアに位置するポートダーウィンに対し空襲を行った。加賀から二階堂大尉率いる艦戦9機、小川大尉率いる艦爆18機、橋口少佐率いる艦攻27機が発進。艦爆1機を喪失、艦攻1機が不時着収容された。
2月21日、スターリング湾に入港した。
2月25日、南雲機動部隊はインド洋にむけセレベス島スターリング湾を出撃した。
3月1日、米給油艦ペコス、駆逐艦エドサルを攻撃するため加賀から艦爆計17機が発進し、ペコスを撃沈した。第三戦隊（戦艦比叡、霧島）、第八戦隊（重巡利根、筑摩）はエドサルを砲撃していたが大量の弾薬を消費しながら命中弾を与えられず、南雲司令長官は指揮下空母に攻撃を下令。加賀艦爆隊は蒼龍艦爆隊と共同でエドサルに損傷を与え、航行不能になったエドサルは比叡以下4隻の砲撃で沈没した。
5日、艦戦9機、艦攻27機が加賀を発進し、ジャワ島チラチップを攻撃。スターリング湾へ帰投後、先の座礁での損傷が懸念された加賀は3月13日附で機動部隊から除かれた。15日に同地を出発して佐世保へ回航されたため、セイロン沖海戦には参加しなかった。
3月22日、佐世保に帰港し修理に従事した。
加賀は当初ポートモレスビー攻略を狙うMO作戦に参加する予定であった。その場合、第四艦隊（南洋部隊）に編入される戦力は空母加賀、第五戦隊（妙高、羽黒）、水上機母艦瑞穂、第27駆逐隊（時雨、白露、有明、夕暮）を予定していた。しかし基地航空隊の兵力整備が整わないため、敵基地航空兵力撃滅・輸送船団掩護・敵機動部隊警戒および撃滅の総てを加賀1隻が担わねばならず、大型空母の本艦でも兵力不足と認定される。そこで第四艦隊（司令長官井上成美中将）は第二航空戦隊（蒼龍、飛龍）の派遣を希望するが、連合艦隊（司令長官山本五十六大将）は第五航空戦隊（翔鶴、瑞鶴）の練度向上を狙って、第四艦隊の要求を拒否した。結局、ポートモレスビー作戦に投入された空母は合計3隻（第五航空戦隊《翔鶴、瑞鶴》、南洋部隊《祥鳳》）となり、本艦の参加は見送られた。そのためセイロン沖海戦、珊瑚海海戦に参加した他の空母ほど搭乗員を消耗させることはなかった。もっとも人事異動によって艦乗組員、各飛行隊ともかなりの転出者が出ている。
4月18日のドーリットル空襲では、千葉県木更津基地にいた加賀の戦闘機隊が一式陸上攻撃機を護衛してアメリカ機動部隊攻撃に向かったが、発見できずに引き返した。ミッドウェー海戦時の搭載機（常用）は艦戦18、艦爆18、艦攻27で、当時の日本海軍の空母では最大の攻撃力を持っていた。また珊瑚海海戦で第五航空戦隊航空機がアメリカ空母と日本空母を間違って着艦しそうになったことをふまえ、敵味方識別のため、飛行甲板に巨大な「日の丸」を描いた。だが、同時に敵急降下爆撃機にとっても飛行甲板上の日の丸は絶好の投下目標になり、被弾の原因にもなっている。そのためミッドウェー海戦後は踏襲されなかった。
ミッドウェー海戦
5月4日佐世保を出港し、同日柱島泊地着。
5月27日柱島を出撃した 。
6月上旬のミッドウェー作戦に日本海軍は空母6隻（赤城、加賀、蒼龍、飛龍、鳳翔、瑞鳳）を投入し、このうち空母4隻（赤城、加賀、飛龍、蒼龍）が南雲機動部隊主力艦としてアメリカ軍と直接交戦した。加賀を含め、日本軍には楽観的な気運が漂っていた。日本時間6月5日午前1時30分、南雲機動部隊からミッドウェー島への第一次攻撃隊が発進する。この時の出撃陣容は各空母共に零戦は稼働半数の9機、攻撃機のうち第一航空戦隊は九九艦爆の稼働全18機、第二航空戦隊は逆に九七艦攻の稼働全18機を出撃させている。零戦1機、艦爆1機が撃墜され、艦爆4機が加賀付近で不時着という損害を受け、午前5時ごろ加賀に戻った。その頃、南雲機動部隊はミッドウェー基地から発進したB-17爆撃機やSBDドーントレスの襲撃を受けていた。直掩零戦隊の活躍でアメリカ軍機を各個撃破する中、アメリカ軍機動部隊発見の報告が届いた。アメリカ艦隊を攻撃するために加賀と赤城は陸用爆弾から魚雷に、同様に第二航空戦隊（飛龍、蒼龍）は陸用から艦船用に爆弾換装するなど出撃準備を急いだ。
日本時間午前7時22分、雲間よりクラレンス・マクラスキー少佐が率いるアメリカ機動部隊艦載機30機の奇襲を受けた。アメリカ軍の艦上爆撃機SBDドーントレス（エンタープライズ所属機25）の急降下爆撃により投下された1000ポンド爆弾を3発まで回避したものの、4発（あるいは5発以上）が命中、艦後方右舷、前部エレベーター（艦橋窓ガラス破壊）、前部リフト（艦橋破壊）、艦中央やや左舷の順番で命中した。異説として、魚雷3本、爆弾10発以上を被弾したという証言もある。天谷(加賀飛行長)は「(岡田艦長の操艦により)あの大きいズウ体で赤城より難しいのに、実によく旋回した」と回想しているが、多数の急降下爆撃を完全に回避することは出来なかった。結果、同海戦の日本空母では真っ先に、そして一番多く被弾した。このとき蒼龍への襲撃機数はヨークタウン隊17機、赤城へはエンタープライズ隊4機だったことから、本艦に艦爆機が殺到した形になる。
特に、艦橋のそばにあった航空機用ガソリンを満載した給油タンク車に命中した一発は大爆発を引き起こし、爆風で基部を除いた艦橋を吹き飛ばした。岡田次作大佐（加賀艦長）以下幹部のほとんどが戦死、続いて兵装転換で格納庫内に散開していた航空魚雷や爆弾、航空燃料満載の艦載機などあらゆる爆発物に次々と誘爆し炎上した。ドーントレスの操縦員は、爆発により飛行甲板が裂けて格納庫がむき出しになっていたと回想している。護衛の戦艦榛名副長(堤中佐)は爆発7回を数え、加賀生存者はいないと見た程である。また格納庫の爆発で舷側は吹き飛び、海面から艦内の構造が見える状態となった。飛行甲板でも第二次攻撃隊機の武装が爆発、さらに航空機から洩れた燃料が艦の動揺と共に甲板に燃え広がり、手がつけられない状態となる。救助にあたった駆逐艦や海に逃れた乗組員からは、加賀全長のうち炎上していない箇所は最前部と最後部のみ30mほどで、そこに乗組員や負傷者が集中している光景が見られた。午後1時30分から2時の間に、戦死した岡田艦長に代わって鎮火の指揮をとっていた天谷孝久加賀飛行長が総員退去を決定。脱出後の加賀乗組員は、第4駆逐隊第2小隊（萩風、舞風）に救助され、御真影(昭和天皇の写真)と軍艦旗も同艦に移されている。
この時、米潜水艦ノーチラス (USS Nautilus, SF-9/SS-168) が加賀（ノーチラス側は蒼龍と思い込んでいた）に対し魚雷3本を発射した。萩風（加賀右舷1000mに位置）と加賀の間を航走した魚雷は外れ、加賀右舷艦尾に命中した1本も不発であった。加賀脱出者が海面に多数おり、ノーチラスに対する爆雷攻撃は思うように行かなかった。対潜警戒も必要となり、第2小隊（萩風、舞風）による救助作業は困難をきわめた。なお、ノーチラスの艦型誤認および加賀艦内誘爆を魚雷命中と錯覚した事により、アメリカ海軍は『ノーチラスは蒼龍を撃沈した』と信じていた。しかしノーチラスが不発とはいえ加賀に魚雷を命中させた事実に変わりは無く、同艦の名誉を傷つけるものではない。
午後2時50分、駆逐艦舞風は『加賀航行不能、生存者全収容』と報告した。飛行長はなおも機を見て救出を行おうとしたが、16時25分に2回の大爆発が起きた。戦闘詳報によれば、メインのガソリン庫に引火したこの大爆発により沈没した。萩風砲術長によれば、被弾直後から艦中央部に発生した亀裂が時間の経過と共に海面まで達し、爆発と共に転覆、艦尾から沈没したという。
一方で、駆逐艦萩風からの魚雷により自沈処理されたと証言する生存者もいる。国定(加賀工作長)によれば、加賀はほぼ水平に沈み飛行甲板前部がやや水面に出て、後部が水面に出ていた。夕刻、最後まで残っていた応急科の50名が萩風に移った。日が暮れてまもなく、沈没した。舞風駆逐艦長の中杉清治中佐によれば、1000mほど離れていた「舞風」の方位盤が故障するほどの大爆発が起きたのち、加賀は水平を保ったまま緩慢に沈んだと回想している。生存者や目撃者の証言は前述のように完全には一致せず、戦闘詳報にも『本報告は生存者の断片的記憶を整理調製せるものにして、資料不備の為、内容中の必要事項及其の精粗調はざる点あり。照合資料を得次第、訂正を期す』と記載されている。戦闘詳報による沈没地点北緯30度20分 西経179度17分。
加賀は同海戦に参加した艦艇の中でも人的被害が一番多かった。加賀の岡田艦長以下約811人が犠牲となり、その多くは艦内の火災で脱出不可能となった機関部員で、生存者は40名程だった。加賀搭乗員は機上で8名が戦死した。アメリカ軍機の攻撃と誘爆により搭乗員13名が戦死し、加賀搭乗員は機上・艦上あわせて楠美正飛行隊長以下21名（戦闘機6名、艦爆6名、艦攻9名）が戦死した。少なくとも7機の零戦が加賀戦闘不能後も空母飛龍に着艦して戦闘を継続したが、飛龍の沈没と共に全機が失われた。加賀の搭乗員は、付近を航行する軽巡長良（南雲忠一中将乗艦）や萩風に救助されている。機動部隊残存部隊と連合艦隊主力部隊（山本五十六連合艦隊司令長官）が合流すると、加賀生存者は駆逐艦から戦艦長門に移乗し、日本本土へ向かった。なお萩風から長門への移乗の際、短艇に加賀乗組員が殺到してバランスを崩し沈没、犠牲者が出たという。
加賀は同年8月10日除籍された。
その後
加賀乗組員の慰霊碑が長崎県佐世保市の旧海軍墓地東公園にある。石川県白山市三宮町の白山比咩神社にも「航空母艦加賀鎮魂記念植樹」の碑が建ち、1988年（昭和63年）には県内在住の元海軍将兵が杉を植えている。
1999年（平成11年）5月にアメリカの深海調査会社ノースティコスが加賀と思われる残骸をミッドウェー島深海5200mで発見した。同年9月には調査船サムナーが格納庫隔壁、25mm機銃座、着艦指導灯を発見し、加賀と判定した。
2019年10月18日、ポールアレン財団は深海調査船ペトレルが中部太平洋の水深5400メートルの海底で加賀本体を発見したと発表。