エセックス級航空母艦
1950年代後半になると、上記の改装をどれも受けていない艦では艦上機の発達に追随できなくなり、航空母艦としての意義が希薄化していた。このことから1959年以降、「ボクサー」以下計3隻がヘリコプター揚陸艦として改装され、ボクサー級強襲揚陸艦として再就役した。
なお、「レイク・シャンプレイン」もLPH化が検討されていたがこれはキャンセルされ1966年に退役した。これによって同艦はSCB-27A改装を受けたにもかかわらずSCB-125改装を受けないまま退役した唯一の艦となった。
SCB-27改装の完了した艦に加え予備役にあった艦も続々と現役に復帰し、3年間の戦争期間中に11隻(「エセックス」、「ボクサー」、「ボノム・リシャール」、「レイテ」、「キアサージ」、「オリスカニー」、「アンティータム」、「プリンストン」、「レイク・シャンプレイン」、「ヴァリー・フォージ」、「フィリピン・シー」)が参加し、当時根強かった空母不要論を打ち破る活躍を見せた。任務の中にはB-29爆撃機の護衛などもあった(レシプロ機から初期のジェット機への過渡期の時期であり、第一級の戦闘機の航続距離が一時的に短くなったため)。 特筆すべき戦果として、「プリンストン」の雷撃機隊が北朝鮮の華川ダムに雷撃を行い破壊した事が挙げられる。
1950年代半ばまでには「フランクリン」及び「バンカー・ヒル」以外のほぼ全隻が現役復帰した。エセックス級の後継の空母としてミッドウェイ級があったが3隻しか建造されず、朝鮮戦争にも投入されていない。
この時期、冷戦のグローバル化が進んでおり、またAJ サヴェージやA3Dスカイウォーリアーといった艦上攻撃機の登場によって本級も核抑止任務を遂行可能となったこともあり、SCB-27A/C改装とSCB-125改装により本級の運用寿命延伸が図られた。1952年10月には「攻撃空母」(CVA)の艦種が新設されたが、新型のミッドウェイ級やフォレスタル級とともに、エセックス級のうち蒸気カタパルトの搭載等で特に能力の高い艦もこれに種別変更された。
一方、大戦中より、アメリカ海軍においては軽空母 (CVL) や護衛空母 (CVE) が対潜戦を担当してきたが、1954年に登場した新型の艦上哨戒機であるS2Fは、極めて高性能である一方でかなり大型の機体であり、これらの小型空母では運用困難となっていた。
このレーダーピケットラインは沖縄戦で効果を発揮し、空母部隊に接近する特攻機を減少させることに成功したが、レーダーピケット艦そのものが特攻機の目標となってしまい、多大な損害を被ることになった。
レーダーピケット艦の損害を無くすため、アメリカ海軍はより有効な特攻対策を迫られることとなった。その対策とは、『CADILLAC』と呼ばれた早期警戒機とデータリンクシステムを結合させた新システムであり、これまでレーダーピケット艦が担っていた役割を早期警戒機が担い、機上レーダーで特攻機を探知すると、そのデータをビデオ信号に変えて発信し、旗艦空母のCICの受信機上にリアルタイムで投影するようにした。このデータリンクにより、旗艦空母は自らのレーダーが探知できていない目標に対しても効果的な対策を講じることができた。早期警戒機としてAN/APS-20早期警戒レーダーを搭載したTBM-3Wが開発され、データリンクシステムも1945年5月にはテストを終えて、1945年7月からエセックス級空母各艦に設置されていったが、本格的に運用する前に終戦となった。この必要に迫られて開発された極めて先進的なシステムは、その後もさらに洗練されて現在のアメリカ軍空母部隊にも受け継がれている。
アメリカ海軍は各種の特攻対策を講じたものの、1945年1月21日には台湾から出撃した特攻機2機が「タイコンデロガ」に命中、格納庫の艦載機と搭載していた魚雷・爆弾が誘爆し、甚大な損傷を被った。ディクシー・キーファー(英語版)艦長も全身55箇所に傷を負う重傷であったが、艦橋内にマットレスを敷いて横たわった状態で12時間もの間的確なダメージコントロールを指示し続け、沈没は免れたものの、この後も特攻機はエセックス級空母各艦を苦しめた。
高速空母部隊は再び第5艦隊第58任務部隊に再編制され、硫黄島攻略の支援にあたった。1945年3月11日、ウルシー環礁の艦隊泊地に帰還し次の沖縄攻撃に備えて準備していたところ、第58任務部隊に加わって間もない「ランドルフ」の飛行甲板後部に鹿児島鹿屋基地から長躯出撃した梓特別攻撃隊の銀河が突入し、150名以上の兵員が死傷した。「ランドルフ」はこの攻撃で脱落したが、同じ時期に合流した「ベニントン」、フィリピン戦での損傷から復帰した「フランクリン」、「イントレピッド」、「エセックス」を加えた第58任務部隊は、これまでの出撃の中で最多9隻のエセックス級で編成され(正規空母は「エンタープライズ」を含めて10隻、軽空母は6隻で空母合計16隻)、沖縄進攻の前哨戦として日本本土を攻撃するため、予定通り出撃した。
日本近海に到達した第58任務部隊は3月19~20日にかけて、大量の艦載機で呉軍港空襲を始めとして、九州方面の飛行場や交通機関を爆撃し、呉軍港の機能不全など甚大な損害を与えた。
二機の零戦(安則盛三中尉と小川清少尉操縦)が30秒の間に立て続けに突入し、飛行甲板上で出撃準備中の艦載機や艦内のガソリンを誘爆させ大火災が生じた。「バンカー・ヒル」の被害は「フランクリン」に匹敵するほどの深刻さで、アメリカ本土で修理を受けたものの終戦までに復帰はできなかった。
この後は、日本軍の本土決戦準備のための航空兵力温存策もあって、第一線の航空戦力は枯渇して攻撃も散発的となり、エセックス級空母が損害を被ることもなかった。1945年6月23日に沖縄戦が終了すると「シャングリラ」と「ボノム・リシャール」が新たに加わり、修理を終えた各艦も復帰した。さらに強大な戦力を得た高速空母部隊は、日本軍の微弱な反撃を制しつつ終戦まで日本各地を縦横無尽に暴れまわった。エセックス級空母は太平洋戦争後半の主要な戦いすべてにおいて主力を担い、アメリカ軍の勝利に多大な貢献をした。一方で多数の艦が損傷し、終戦時点でも「フランクリン」と「バンカー・ヒル」が修理中であったが、戦没した艦は1隻もなかった。
「レプライザル」と「イオー・ジマ」は終戦直前の8月12日に建造中止となったが、「レプライザル」は進水のみ行い各種試験に使用された。「レプライザル」は1949年に建造再開が検討されたが、結局スクラップになった。
九州へ向かう「ヨークタウン」ら第58任務部隊(1945年3月18日、「イントレピッド」より撮影)
1945年3月19日、爆撃を受ける「ワスプ」
1945年4月7日、「ハンコック」に特攻機が命中
「ワスプ」、「シャングリラ」を含む第38任務部隊が日本近海で行動中(1945年8月17日撮影)