レキシントン (CV-2)
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1941年（昭和16年）12月7日（日本時間12月8日）、日本軍の南雲機動部隊によって真珠湾攻撃がおこなわれた。
レキシントン以下の第12任務部隊はミッドウェイ島の南東約420浬（約640km）地点にあり、同島に向けて航行中だった。レキシントンは海兵隊航空機輸送任務を中止、直ちに日本艦隊捜索のため偵察機を発艦させた。ウィルソン・ブラウン中将の旗艦インディアナポリス (USS Indianapolis, CA-35) もジョンストン島での演習を終えた帰り道だったので、第12任務部隊に合流する。第12任務部隊（空母レキシントン、重巡インディアナポリス、シカゴ、ポートランド、アストリアなど）は、オアフ島・ジョンストン島・パルミラ環礁を結ぶ三角形内で敵の捜索を開始した。南雲機動部隊と遭遇する機会はなく、13日（日本時間14日）に真珠湾へ戻った。仮に南雲機動部隊（空母6隻）と米空母2隻（レキシントン、エンタープライズ）が遭遇した場合の勝敗は明らかであり、南雲機動部隊が安全策をとってハワイ周辺海域から離脱したことは、アメリカ海軍にとって幸運だった。
日本軍はウェーク島攻略に失敗した第四艦隊を支援するため、南雲機動部隊から二航戦を含む別働隊を派遣していた。
これに対し、太平洋艦隊司令長官代理のウィリアム・パイ中将は日本軍の攻勢に晒されているウェーク島の海兵隊を救援するため、空母機動部隊の投入を決断した。アメリカ側は3つの任務部隊のほかに、給油艦ナチェス (USS Neches, AO–5) および水上機母艦タンジール (USS Tangier, AV-8) を加えてウェーク島に派遣した。12月16日、第11任務部隊の偵察機は龍驤型航空母艦1隻を発見し、レキシントンは戦闘機7と艦爆29を発進させた。これは真珠湾攻撃時にアメリカ軍が放棄して漂流中のパージ（艀）だった。さらにヤルート空襲かマキン空襲を目指して作戦中の20日、第14任務部隊（サラトガ）の支援を命じられる。だがパイ中将は22日に第11任務部隊（レキシントン）と第14任務部隊（サラトガ）に対し作戦中止を命じた。23日にウェーク島の海兵隊は日本軍に降伏し、アメリカ側空母機動部隊は救援に失敗した。本作戦で、空母機動部隊同士の対決は起らなかった。
1942年（昭和17年）1月11日（日本時間1月12日午後2時40分）、日本の潜水艦伊6の雷撃により姉妹艦サラトガ (USS Saratoga, CV-3) が損傷した。損傷修理と大改装のためサラトガは本土に回航され、約5ヶ月間も戦線を離脱した。なお日本はレキシントンを撃沈したと錯覚する。レキシントン型撃沈の報告は昭和天皇に奏上され、天皇も伊6の戦果を讃えた。
大本営はレキシントン撃沈を発表して華々しく宣伝した。
沈んだはずのレキシントンは、活動を続けていた。ブラウン中将が指揮する第11任務部隊はレキシントンを中枢に据え、重巡アストリア (USS Astoria, CA-34) 、シカゴ (USS Chicago, CA-29) 、ミネアポリス (USS Minneapolis, CA-36) および随伴駆逐艦とともにキングマン・リーフとキリスィマスィ島の間を哨戒する予定だった。しかし、1月21日午後に計画が改められ、ウィリアム・ハルゼー中将（旗艦エンタープライズ）が企図するマーシャル諸島への一撃に呼応してウェーク島を攻撃することとなった。第11任務部隊はナチェスを加えて1月23日に真珠湾を出撃した。しかし出撃直後にニイハウ島南方において、ナチェスが伊72に撃沈される。燃料不足が懸念されたことと代わりのタンカーがいなかったこともあって、第11任務部隊のウェーク島への奇襲作戦は中止された。1月24日、第11任務部隊は真珠湾に帰投した。
→詳細は「ラバウル空襲」および「ニューギニア沖海戦」を参照
1月31日、第11任務部隊はニューカレドニアへむかう輸送船団を護衛して真珠湾を出撃した。2月1日、第11任務部隊はANZAC部隊（英語版）に編入された。第11任務部隊が追加されたことに喜んだANZAC部隊は、ブラウン中将の進言を受け入れ、ニューブリテン島ラバウルへの空襲を決断する。
第11任務部隊（空母レキシントン、重巡インディアナポリス、サンフランシスコ、ミネアポリス、ペンサコーラ、駆逐艦部隊）は2月21日早朝にラバウル空襲を実施する予定であった。その前日の20日に、横浜海軍航空隊の九七式飛行艇に発見される。レキシントン戦闘機隊は日本軍飛行艇2機（ほかに未帰還1機）を撃墜したが、既に通報されていた。まもなくラバウルから飛来した一式陸上攻撃機 17機（第四航空隊飛行隊長伊藤琢蔵少佐、海兵56期）の攻撃を受けた。魚雷の準備が間に合わなかったため日本軍の陸攻17機はすべて爆弾を装備し、戦闘機の護衛はなかった。
レキシントンはレーダーで二群にわかれたラバウル航空隊の陸攻部隊を探知、自身のF4F ワイルドキャットをむかわせた。この海空戦で、VF-3飛行隊長ジョン・サッチ少佐が率いるレキシントン戦闘機隊は陸攻多数を撃墜する。エドワード・H・オヘア中尉は5機撃墜が認定されて第二次世界大戦で最初のアメリカ海軍エース・パイロットとなり、後に少佐に特進した。
攻撃経過は以下のとおり。最初に一式陸攻の第二中隊9機が攻撃を開始したが、爆撃前に2機が撃墜され、爆撃後に全機撃墜された。次に第一中隊8機が第11任務部隊に接近したが、爆撃前に2機が撃墜され、5機が爆撃をおこなった。レキシントンに至近弾を与えたが、命中弾はなかった。攻撃後、さらに1機が失われた。このうち帰還不能になった陸攻2機がレキシントンに体当たりを試み、1機はレキシントンの15ｍ手前で海面に突入した。もう1機はレキシントンの手前で駆逐艦に撃墜された。一連の攻撃によりラバウル航空隊は指揮官機をふくむ陸攻13機を喪失し、2機が不時着、帰投できたのは2機だけだった。日本側は航空母艦1隻と艦型不明艦1隻を撃沈、敵飛行機6機撃墜確実、2機不確実を報じた。
大本営発表では、被弾機が敵空母（レキシントン）に体当たりして撃沈したことになっている。これは体当たりを試みた機の火焔と突入を誤認したものと思われる。日本側の大本営発表と裏腹に、第11任務部隊の損害は戦闘機2機喪失だけだった。だが奇襲の効果が失われ、燃料が乏しくなってラバウル空襲は中止された。なおラバウルへ航空機輸送任務を終えたばかりの日本軍の軽空母祥鳳と駆逐艦帆風がトラック泊地南方海面で待機していたが、この時点ではレキシントンと対決しなかった。
→詳細は「ニューギニアの戦い」および「ラエ・サラモアへの空襲」を参照
ブラウン中将が増援を要請していたのに応えて、ニミッツ提督は、空母ヨークタウン（USS Yorktown, CV-5）を中核とする第17任務部隊（英語版）（司令官フランク・J・フレッチャー少将）を派遣した。第11任務部隊（レキシントン）と第17任務部隊（ヨークタウン）は3月6日にニューヘブリディーズ諸島近海で合流する。空母2隻（レキシントン、ヨークタウン）を基幹とする任務部隊は、ラバウル攻撃を企図していた。任務部隊が珊瑚海を西進中の3月8日、ポートモレスビー攻略の前段階として日本軍はニューギニア島東部に位置するラエとサラモアに上陸した（ポートモレスビー作戦）。空母機動部隊は、攻撃目標をラエとサラモアに切り替えた。
3月10日、空母2隻（レキシントン、ヨークタウン）は攻撃隊を発進させ、またアメリカ陸軍のB-17も出撃した。104機の艦載機による南からのオーエンスタンレー山脈を越えた攻撃は奇襲となったが、期待されたほどの戦果ではなかった。それでも第六水雷戦隊（旗艦夕張）が護衛する日本軍諸艦船に大きな損害を与えた。
この攻撃により日本軍のポートモレスビー攻略作戦に狂いが生じた。作戦を担当する南洋部隊（第四艦隊司令長官井上成美中将）は、連合艦隊に大型空母加賀の派遣を要望する。交渉と調整の結果、ポートモレスビー攻略作戦（ＭＯ作戦）に軽空母祥鳳と第五航空戦隊（司令官原忠一少将：瑞鶴、翔鶴）が参加することになった。
3月16日、第11任務部隊（レキシントンと随伴艦）は第17任務部隊と別れ、真珠湾にむかった。分離する前に、レキシントンは最新型のF4F 6機（事故で1機喪失して5機）をヨークタウンに譲り、旧型機を受け入れた。事故で失われた1機は、オヘア大尉がニューギニア沖海戦で殊勲をたてた時の搭乗機だったという。3月26日、レキシントンは真珠湾に帰投した。対空火器を強化するため、対水上艦戦闘を考慮して艦橋前後に装備していた8インチ連装砲4基（計8門）を撤去した。5インチ両用砲に換装する予定であったが、取り付けが間に合わなかった。そこで28ミリ対空機関砲を搭載した状態で珊瑚海海戦に参加した。また迷彩が変更され、船体の垂直面をオーシャングレー、甲板をデッキブルーで塗装した「メジャー14」というパターンになったという。