因戰局惡化導致資源和生產力不足，雲龍級航空母艦隻有3艘（“雲龍”號、“天城”號、“葛城”號）順利完工，在建的3艘（“笠置”號、“阿蘇”號和“生駒”號）被暫停建造，戰後分別解體。其中“天城”號和“笠置”號使用重巡最上級的主機，“葛城”號和“阿蘇”號則使用兩艘陽炎級驅逐艦的主機，所以比前幾艘的速度慢，“阿蘇”號以下各艦和前幾艘都有些不同，所以如果仔細區分的話，雲龍級又可以分為幾個級別。
雲龍級基本上沿用飛龍級的藍圖，不過艦橋的位置與形狀有所變化。鑒於飛龍級的艦橋在左舷中部而引起湍流的情況，雲龍級將艦橋設在右舷前部，艦橋之後緊接著是側向煙囪，並強化艦艇內部的消防設施，艦內塗有不可燃油漆，加裝通風裝置，並采用雙舵配置以減少艦艇轉彎半徑。雲龍級艦橋包括飛行甲板一層在內共4層（飛龍級為5層），艦首為雙曲線狀，適航性能良好。艦首幹舷9米，比前型航母的幹舷高出不少。日本海軍當局接受第四艦隊事件的教訓，在建造中加強了艦體結構，從而使整個艦體，尤其艦首尾的結構得到加強。雲龍級計劃搭載的艦載機為“零”式戰鬥機15架，“97”式攻擊機20架，“99”式轟炸機30架，共65架，因機庫容納不下這麼多飛機，便決定將其中11架留在飛行甲板上。雲龍級還接受海戰的經驗教訓，改善機庫的防火與通風條件，機庫分上下兩層，上層分4個區，下層3個區，上下兩層每隔3米設有一個滅火噴射頭，機庫內側壁上配置了泡沫式滅火裝置。為防止因汽油或瓦斯外泄而引起的火災，改善了機庫內的通風換氣條件，以往航母的通風換氣時間為10～15分鍾，該級艦僅需半分鍾。此外在航行中，還能從艦外吸進空氣，機庫前後端均有通氣，升降機的開放也可進氣，改進了與外界進行空氣交換的條件。
雲龍級航空母艦的標準排水量為22400噸，艦長223米、寬22米，飛行甲板長216.9米、寬27米，動力為152000馬力，航速為34節，續航力8000海裏／18節，計劃搭載飛機53架，其中戰鬥機20架、偵察機6架、俯衝轟炸機27架。該級航空母艦裝備有12座127毫米火炮和51座25毫米炮，以及22挺13毫米的高射機槍。
“雲龍”號，1942年8月1日在橫濱海軍造船廠開工建造，1944年8月6日完工。1944年12月菲律賓戰局告急，“雲龍”號被指派從事緊急運輸任務，於12月18日從吳市軍港出發，運送櫻花特攻機及陸軍部隊到馬尼拉。9日在東海航行時被美軍潛艇發現並遭到攻擊，由於命中“雲龍”號的2枚魚雷引爆了該艦的前彈藥庫和航空燃料庫，導致“雲龍”號沉沒，艦上官兵1240人全部陣亡。
“天城”號，1942年10月1日在三菱公司長崎船廠開工建造，1944年8月10日完工，編入第一航空戰隊。1945年3月19日於吳市軍港遭到空襲，被一枚炸彈命中。7月24日的空襲中再度被三枚炸彈命中而翻覆擱淺在港內，1946年12月被解體。
“葛城”號，1942年12月8日在吳港海軍船廠開工建造，1944年10月15日完工，編入第一航空戰隊。1945年3月19日、7月24日和7月28日的三次空襲中，“葛城”號先後被直接命中4彈，喪失了機動能力。但“葛城”號仍然是日本投降時現役最大的海軍艦船，戰後經修複，充當了人員輸送艦，接運繳械投降的海外各地的殘兵敗將，1947年被解體。
“笠置”號，三菱公司長崎船廠建造，1943年4月開工，1945年4月因戰局惡化而中止建造工程，戰爭結束時工程僅達84％，1946年9月被解體。
“阿蘇”號，吳港海軍船廠建造，1943年6月開工，1944年11月下水後即停工，工程進度約60％，1945年7月日本所謂的本土決戰前夕被充做櫻花特攻機的靶艦而損壞擱淺，1946年12月被解體。
“生駒”號，神戶川崎造船廠建造，1943年7月開工，1944年11月下水後也停工了，進度隻達60％，1946年6月被解體。
悲情的日本航母
日本自1922年擁有第一艘航空母艦“鳳翔”號起，到1945年戰敗為止，總共建造了25艘航空母艦，其中20艘在戰時被擊沉。到了太平洋戰爭末期，日本的生產能力已經跟不上損失的速度。在1944年1月，日本雖然擁有13艘航空母艦，可搭載496架飛機，然而實際擁有的艦載機數量卻始終無法達到這一數量。在太平洋戰爭末期，麵臨著種種困境的日本海軍孤注一擲，妄圖采取極端的自殺性戰術來挽救失敗。在萊特灣的“捷”號作戰中，日本的航空母艦甚至毫無反抗能力，隻能被當做吸引美軍注意力的誘餌，以便日本的戰列艦可以安全地炮擊美軍登陸艦隊。這種自殺性戰術的結果，使日本海軍原本就處於明顯劣勢的航空母艦損失更加慘重。