直升機是世界上第一種完全意義上的垂直起飛和降落（VTOL）的飛行器，人們在其誕生伊始就意識到其在除航母之外的軍艦上搭載的用途。第一型實用的直升機是西科斯基的R-4直升機，原型機於1943年在“邦克山”號油船上改裝的正方形木質飛行甲板上試驗降落。這是直升機第一次在海上著艦。1美國海軍、英國皇家海軍和美國海岸警衛隊專門成立了一個聯合小組以推進直升機的研製，並評價其潛在的能力。英國皇家海軍采購了一批R-4直升機，並命名為“食蚜虻”（Hoverfly），其中一架搭載在“多法斯坦”（Daghestan）號商船上，在位於美國東北海岸進行在運輸船隊防禦中的應用測試。飛行甲板敷設了木條，長90英尺、寬40英尺，為了以防萬一，直升機上安裝了浮筒，以防止墜海。當時載艦上沒有機庫，直升機每一個零件都直接暴露在甲板上。“食蚜虻”直升機長達47英尺11英寸，旋翼直徑38英尺，停在甲板上綽綽有餘，如果小心操作，可以從甲板上橫向著艦。該型直升機重達2600磅，在其一台245馬力的富蘭克林發動機的驅動下明顯動力不足，限製了它執行為護航商船隊目力搜索水麵狀態的德國潛艇的任務的能力。但是這場試驗至少證明了直升機可以從裝有飛行甲板的艦船上起降。隨後兩架R-4直升機隨著運輸船隊橫渡大西洋，但是極度惡劣的天氣限製了直升機的起降架次。
1946年，英國皇家海軍江河級護衛艦“赫爾姆斯達（Helmsdale）”號在艉部安裝了狹小的飛行甲板，將直升機作為艦載武器的一部分，並進行了一係列的測試。英國皇家海軍第一名直升機飛行員是Alan Bristow上尉，他也是第一名在小型戰艦的甲板上降落的飛行員。2這次測試證明了在“食蚜虻”直升機可以搭載一名飛行員和一名使用望遠鏡的觀察員執行一定時間的任務，將來更強大的直升機具有同時攜帶探測器和武器的巨大潛力。
早期的直升機執行一些即時任務，典型的就是進行戰鬥搜索和救援（SAR）。英國海軍航母和海軍航空站都使用的是老舊的超級海獺式（Sea Otter）雙翼水上飛機執行搜救任務，後來英國使用韋斯特蘭公司特許生產西科斯基S-51“蜻蜓”式直升機執行任務，裝有液壓驅動的絞盤，可以吊放網兜打撈落水者，或者使用吊鉤和腋部皮帶來吊起落水者，在搜救時就有明顯的優勢。在朝鮮戰爭中，實踐證明直升機可以在敵後搜救跳傘的機組人員，並將其安全帶回。在合理地搭載燃料、1名飛行員以及1名絞盤手後，蜻蜓HR。3式直升機可以搭載2名幸存者。1951年1月，直升機在英國航母“不屈”號上開創了第一次在航母上起降的紀錄。31951年5月14日，英國皇家海軍“光榮”號航母的蜻蜓直升機第一次進行了成功的救援行動，當時Stoker McPherson落水後獲救。4直升機在白天的出航任務中取代了驅逐艦，去執行救生任務，一旦艦載機進行起飛和著艦作業時，它們就在飛行甲板附近懸停。一旦艦載機從艦舷落水或者從岸上飛來，在接近編隊時因受損在海上迫降，它們可以立即進行搜救。例如，1952年3月1日，Fraser上尉的海怒（Sea Fury）式戰鬥機在發動機突然停車的情況下撞上“光榮”號右舷的艦島並在海上迫降。執行救生任務的蜻蜓式直升機在90秒內就將他打撈出水並著艦，恐怕比他自己駕機著艦所需的時間還短。“光榮”號在朝鮮海岸執勤期間，它的直升機一共打撈了4名海上迫降的飛行員，從敵後營救了4名跳傘的飛行員。航母上的直升機對於輸送人員、郵件，在戰鬥編隊的航母間緊急輸送備件具有重要意義，最終9艘航母搭載了蜻蜓式直升機。5韋斯特蘭公司生產蜻蜓式直升機的速度不能滿足皇家海軍的需要，以至於“特修斯”號和澳大利亞海軍“悉尼”號等航母不得不從美國海軍租借S-51直升機。
雖然直升機有明顯的優勢，但是即使是兩架直升機整合到固定翼飛機作業的航母中，也會麵臨一些問題。旋翼的翼片需要人工折疊和展開，旋翼展開後占地較大，6且旋翼在強風和螺旋槳產生的尾流中極易受損。7早期的蜻蜓直升機的旋翼是木頭和纖維製成的，不是為英國皇家海軍在海上使用設計的。直到旋翼對風向的敏感度得到驗證，作為啟動、起飛、降落的操作規程第一項的艦載直升機作業是有限製條件的，人們知道了這些限製條件後，艦載直升機的使用才得到推廣。人們開始考慮到在固定翼飛機起飛前派出直升機擔負救生任務。大多數航母專門為直升機設置了可以加油的著艦區，同時不會影響飛行甲板上的其他作業。直升機不能像固定翼的艦載機那樣在起飛前製動的同時開足馬力進行試車。為了彌補這一缺陷，在飛行甲板上設置了一些係留點，用鏈索將直升機固定在甲板上，以便直升機開足馬力試車，進行維護。隻有當其他艦載機清理出直升機的降落區後，直升機方可進入，特別是在夜間，很多繁重的維護工作在此開展。直升機與固定翼的艦載機另一個不同之處在於，直升機的地麵試車必須由飛行員自己來操作，因為直升機不管是帶動旋翼還是不帶動旋翼，都有固有的危險。
直升機作為救生機使用時大都是從航母中段起飛的。這樣便於直升機帶動旋翼旋轉時能獲得一定的迎風角，如果在啟動時出現故障，便於進入修理區。在必要的時候，可以迅速派出第2架直升機接替故障飛機起飛。第一起飛前停機坪（Fly 1）不是直升機起飛的最佳區域，因為一旦直升機起飛延誤，將阻礙直通甲板航母上的固定翼艦載機的起飛；而直升機若在飛行甲板後段起飛，則可能會阻礙準備下一批起飛的固定翼飛機的排列。在與這麼多艦載機混編時，直升機的連續出勤能力較好，長期的海上執勤不斷地強化了操作人員的技能。
早期的小甲板試驗顯示出其他有用的能力，越來越多的小型軍艦和輔助船也安裝了機庫和艉飛行甲板。英國海軍“維達”號測量船安裝了機庫和艉飛行甲板，緊接著在1955年大西洋巡邏艦“防禦者（Protector）”號也安裝了機庫和艉飛行甲板，後者是第一批使用特許生產的西科斯基S-55直升機的艦船，英軍將其命名為“旋風（Whirlwind）”。因為直升機可以在勘察站之間運送勘察小組成員，必要時可以將其送到內地上並進行支援，因此在勘察任務中有特別重要的作用。這些艦船是英國皇家海軍直升機使用技術的先驅，直到21世紀，這些技術基本上沒有大的變化。即使在機庫可以存放更多的直升機，小型飛行甲板上一般也隻能同時起降一架直升機。在起飛前，直升機被人工推至艦艉的飛行甲板的中央，與艦艇中軸線保持一致，旋翼展開，隨即進行起飛前的檢查。艦上的一名受過飛行甲板官資質訓練（FDO）的軍官或者準尉監督甲板作業。他頭戴一副有連接內通的耳機，在直升機起降的每個階段向艦長請示。在發動機啟動後，旋翼由旋翼的製動器保持靜止，這個製動器控製旋翼和尾槳在變速器上的傳動。一旦甲板符合直升機起降要求，並獲得了艦長批準，飛行甲板官（航空長）和航母上的信號手一樣，用信號板對飛行員打解除製動器的信號，帶動旋翼旋轉。起飛時，航空長要求甲板符合直升機作業條件，並命令機組維護人員將係留繩解開。在小型艦船上，直升機分隊沒有編製維護人員。當係留繩解開後，經飛行員確認，8但是輪楔仍然留在原地。當航空長使用他的信號板打出起飛的指令時，飛行員將直升機直接拉起，同時向左舷平移。當有兩名飛行員時，不負責操縱的飛行員負責一直盯著駕駛艙內的儀表，確認功率輸出和爬升率，這項職責在夜間非常重要。白天和夜間降落的方法沒什麼區別，但是在夜間，甲板和上層建築有昏暗的照明。
直升機降落的理想風速是在艦艏左舷10～20節的速度。在白天，直升機降落時不需要繞場。直升機對準艦船航向，一直接近到飛行甲板的左舷位置並相對靜止，保持15到20英尺的高度。英國皇家海軍的甲板標記包括在最佳降落位置上的一個白色圓圈。一條白色線橫跨甲板，接近最佳懸停點，處在飛行員座椅正下方的位置，官方稱為基準線（eye line），飛行員將其稱為懶鬼線（bum line）。第二條白線是首尾方向，位於基準線和機庫門之間，當機庫門關上後，可以看到這條線延伸到機庫門上。這些標誌用於輔助直升機飛行員在著艦點上懸停時，由於他看不見下麵的甲板，隻能通過航空長對他打的指令和這些輔助標記來降落到適當的位置。白天和夜間降落的方法是相同的，隻是機庫後部有一組燈光照明，顯示水平麵，甲板由泛光燈照亮，看起來就像縮小了的航母甲板。當飛行員操縱直升機減速懸停的時候，航空長通過揮動信號板給出向前的指令引導直升機到理想的懸停位置。當直升機到達甲板著艦點的正上方時，他給出保持穩定的指令。有經驗的飛行員會使用艦艇上層建築和甲板邊緣上的助降標記作為參照，準確地定位，減少對航空長的依賴。直升機的航空長的指令都是建議性的，除了要求飛機放棄降落，繞場重新降落的命令和對固定翼飛機一樣具有強製性。一旦直升機達到飛行甲板上合適的位置，航空長給出降落的指令，飛行員操縱飛機平穩地下降，當起落架接觸甲板時放下縱搖控製杆。一旦飛行員給出航空長準備好了的信號後，地勤人員將直升機的輪子用楔子固定住，並拉緊固定索。當固定索拉緊後，直升機關閉引擎，並被拖入機庫。各國海軍的艦載直升機技術有細微的差別，美國海軍用與左右舷夾角均為45度的白線橫跨飛行甲板，這樣直升機可以沿著對應舷側的斜線，高效地頂風完成斜角進場的著艦。這樣比英國海軍采用的艦艏—艦艉的進場方式將會受到更小的紊流影響。當能力更強的直升機服役後，人們設計出改進的助降係統以讓其在惡劣天氣下著艦。加拿大海軍的護衛艦於20世紀60年代搭載了韋斯特蘭公司的海王直升機，並設計了“捕熊陷阱（Bear-Trap）”係統，該係統用纜繩連接飛行甲板上的滑軌上的拖車，用絞盤將拖車牽引至懸停的直升機的正下方並固定。直升機隨後稍微增加功率，機庫內的操作手將直升機拖到甲板上，鎖定在拖車上，在直升機關閉引擎和折疊旋翼後將其拖入機庫。美國海軍為SH-60 LAMPS直升機，英國海軍為“莫林（Merlin）”直升機采用類似的係統。出口量很大的阿古斯塔-韋斯特蘭（Agusta-Westland）山貓直升機（Lynx）底部有一個魚叉，用於穿入甲板上的格柵以便固定。然後後起落架傾斜，前起落架轉向，以允許直升機在原地繞魚叉轉動到頂風的位置。縱搖控製杆可以降低，以抵消旋翼的顛簸，使直升機有效地降落在甲板上。