最初のティザー動画は、ウォルト・ディズニー・アニメーション・スタジオが2019年2月13日にYouTubeで公開した動画で、この予告編は公開から24時間で1億1640万回視聴され、歴代で最も視聴されたアニメーション映画の予告編となった。さらに、6月11日には2つ目の予告編が、9月23日には3つ目の予告編が、それぞれ公開された。日本では2019年2月20日に、邦題と日本での公開日、場面写真が同時に公開された。さらに、10月10日には日本オリジナルの本予告編が公開された。
1941年11月29日、ペンサコーラは「ペンサコーラ輸送船団」を率いて真珠湾を出港し、マニラに向かった。これにより、12月7日の真珠湾攻撃から逃れることが出来た。真珠湾攻撃後、ペンサコーラ輸送船団はオーストラリアに行き先が変わり、12月22日にブリスベンに入港した。ペンサコーラは1942年1月19日に帰投し、以後2月5日まではサモア諸島方面の哨戒に従事し、2月17日に空母レキシントン (USS Lexington, CV-2) を基幹とする第11任務部隊（ウィルソン・ブラウン中将）とサモア沖で合流した。第11任務部隊は、日本軍が1月23日に占領したばかりのラバウルを空襲すべく急行した。2月20日、第11任務部隊はブーゲンビル島近海で日本の九七式飛行艇に発見された。やがて一式陸上攻撃機17機が飛来してきたが、ペンサコーラを含む艦艇の対空砲火と上空警戒中のレキシントンの艦載機の働きにより、17機のうち13機を撃墜して2機を大破させ攻撃を挫折させた。これを、日本側呼称でニューギニア沖海戦と呼ぶ。しかし、第11任務部隊は高速航行を続けた結果、燃料事情が心細くなり、ラバウル空襲は断念せざるを得なかった。ペンサコーラは、第11任務部隊が3月6日に空母ヨークタウン (USS Yorktown, CV-5) を基幹とする第17任務部隊（フランク・フレッチャー中将）と合流するまで、珊瑚海での哨戒を続けた。3月10日、第11任務部隊と第17任務部隊は合同で艦載機を飛ばし、オーエンスタンレー山脈を越えてパプア湾を経て、ラエとサラモアに奇襲を仕掛けた。在地の日本軍部隊は驚き、奇襲は日本軍に手痛い損害を与え成功を収めた。ペンサコーラは第17任務部隊とともに4月8日にヌメアに到着し、サモアを経て4月21日に真珠湾に帰投後、ペンサコーラは空母エンタープライズ (USS Enterprise, CV-6) とともにエファテ島まで第212海兵飛行隊 を輸送するため出港し、5月26日に真珠湾に帰投した。5月28日、ペンサコーラはエンタープライズ、ホーネット (USS Hornet, CV-8) 基幹の第16任務部隊（レイモンド・スプルーアンス少将）とともに真珠湾を出撃し、6月2日にミッドウェー島北東海上で第17任務部隊と合流。2つの任務部隊は南雲忠一中将率いる第一航空艦隊を中心とする日本艦隊と激突。ミッドウェー海戦が生起した。第一機動部隊の三空母、赤城、加賀、蒼龍がクラレンス・マクラスキーのSBD ドーントレスの奇襲により炎上後、残った飛龍からの攻撃隊がヨークタウンを襲い、3発の爆弾を命中させた。ペンサコーラはヨークタウン救援のため、第16任務部隊を一時離脱して第17任務部隊に合流した。合流時、ヨークタウンはさらなる弾と魚雷の命中で航行不能状態に陥っており、そこに飛龍からの第二次攻撃隊がやってきた。ペンサコーラは九七式艦上攻撃機4機を撃墜したものの、これらの働きも及ばずヨークタウンは魚雷2本の命中を受けて放棄せざるを得なかった。ペンサコーラは第16任務部隊に戻り、飛龍も喪失して退却する日本艦隊を追った。6月13日、ペンサコーラは真珠湾に帰投した。帰投後間を置かず、6月22日にはエンタープライズとともにミッドウェー島へ第22海兵飛行群と1,157名の海兵隊員を輸送し、真珠湾に戻った後はハワイ海域で哨戒と訓練を行った。8月7日、アメリカ軍はガダルカナル島に上陸して、ソロモン諸島の戦いが始まった。巡洋艦隊は空母サラトガ (USS Saratoga, CV-3) 、ホーネット、ワスプ (USS Wasp, CV-7) の護衛でソロモン海域に急行。しかし、サラトガは8月31日に伊26の雷撃で損傷。ワスプも9月15日に伊19の雷撃で沈没した。ペンサコーラは9月26日にヌメアに到着し、ホーネットとともに第17任務部隊（ジョージ・D・マレイ少将）を構成し、日本軍を求めてガダルカナル島とサンタイサベル島間の海域に向かった。10月24日にエンタープライズの第16任務部隊（トーマス・C・キンケイド少将）と合流。徐々にガダルカナル島とツラギ島の地域に近づいていった。10月26日、味方偵察機が日本艦隊を発見し、やがて互いの攻撃隊が飛び交って南太平洋海戦が始まった。アメリカ側の攻撃隊は日本の空母翔鶴と瑞鳳、重巡洋艦筑摩に損害を与えた。一方で、ペンサコーラはホーネットに群がる九九式艦上爆撃機と九七式艦攻の撃退を助けたものの、魚雷と爆弾の命中を受けてホーネットは損傷。間もなく別の九九式艦爆24機が現れ、エンタープライズに対して23発もの爆弾を投下した。これらの攻撃にもかかわらず、エンタープライズは矢継ぎ早に艦載機を飛ばしてホーネットを護ろうとした。しかし、最終的にはホーネットは放棄され、駆逐艦秋雲と巻雲の魚雷によって沈没した。ペンサコーラはホーネットの乗組員188名を救助し、10月30日にヌメアに到着した。海戦の前後、任務部隊はガダルカナル島を取り返そうとする日本軍の攻勢に反撃し、軽巡洋艦由良を撃沈し、その他多くの主要艦船を撃破。さらに日本機123機を撃墜した。11月2日、ペンサコーラはガダルカナル島向けの海兵隊の増援部隊と物資を乗せた輸送船団を護衛すべくアオラ湾を出撃した。11月12日からの第三次ソロモン海戦ではエンタープライズを護衛し、エンタープライズの艦載機は舵故障でのた打ち回る戦艦比叡を撃沈し、その他巡洋艦、駆逐艦および増援の日本軍部隊を乗せた11隻の輸送船などを撃沈および撃破して打撃を与えた。