１９４２年初，日本控製東南亞之後，決定繼續南進，奪取西南太平洋諸島以切斷美軍與澳大利亞的海上交通線。４月底，日本海軍由１艘輕型航空母艦和４艘重型巡洋艦等艦隻組成的護航編隊，由２艘航空母艦和２艘重型巡洋艦等艦隻組成的機動編隊，相繼啟航駛往珊瑚海方向。美軍情報部門截獲並破譯了日本海軍的密電，太平洋艦隊新任司令尼米茲海軍上將急忙調集艦隊，準備迎戰以雪珍珠港之恥。
５月６日，美海軍艦載機在１０分鍾內擊沉了日“祥鳳”號輕型航空母艦。８日上午，美日兩支勢均力敵的航空母艦編隊駛向珊瑚海中央海域，雙方各自擁有航空母艦２艘，艦載機１２０餘架，護航艦近１０艘。在相距２００海裏時，雙方的偵察機都發現了敵方，隨後，美、日兩支艦隊的艦載機先後起飛撲向對方的艦隻，展開了一場史無前例的海空大拚殺。
珊瑚海海戰是海戰史上航空母艦的首次對陣，這是一次超出目視距離的不照麵的海戰，從雙方艦隊起飛的遠程奔襲的艦載機向對方艦隻實施了猛烈的攻擊。此戰結果，美方被擊沉航空母艦、大型油輪、驅逐艦各１艘，傷航空母艦１艘，損失艦載機６６架；日方有１艘輕型航空母艦、１艘驅逐艦和３艘小艦被擊沉，１艘航空母艦受重創，損失艦載機７７架。
從戰術上看，日本海軍在此戰中占了便宜。但是，從戰略方麵論，日本海軍的退卻使美軍保住了與澳大利亞的交通線。珊瑚海大戰是日本自發動戰爭以來，侵略鋒芒第一次受挫，太平洋戰爭由此進入了戰略相持的階段。英國首相丘吉爾高度評價了此次海戰：“這次遭遇戰所產生的影響與其戰術上的重要性不成比例，就戰略上而言，這是美國與日本交戰以來第一次可喜的勝利。像這樣的海戰，從前是沒有見過的，這是水麵艦隻沒有互相開炮的第一次海戰。”
就是這麼一次水麵艦隻互不照麵且互不開炮的海戰，使航空母艦作為海軍艦隊的支柱取代了傳統的巨炮大艦。
珊瑚海受挫之後，日軍轉而要奪取北太平洋的中途島，將其海上防線推進到中太平洋，切斷美軍海上補給線以迫使美軍退守夏威夷及本土西海岸，從而保障日本本土和日軍南進翼側安全。５月底，日軍艦隊由本土啟航駛向中途島。此次日本海軍調集了包括８艘航空母艦在內的大中型作戰艦隻近２００艘，分編為主力編隊、第一機動編隊、北方編隊、攻占中途島編隊和先遣編隊等五個戰術編隊，由山本五十六大將親率出征。美軍再度破譯了日本海軍的無線電密碼。太平洋戰區總司令尼米茲上將迅速調集３艘航空母艦和４０多艘其他戰艦，組成了航空母艦編隊群預先進至中途島東北２００海裏海域展開，隱蔽待機擊敵。
６月４日淩晨，日軍第一機動編隊進至中途島西北２４０海裏海域，派出第１波飛機１０８架攻擊中途島。美軍航空母艦編隊群立即向其接近，在距敵１５０海裏處，連續出動第１、第２波飛機２００多架，乘著日航空母艦接受其第１波飛機返航歸艦和第二波飛機由炸彈改掛魚雷的一片混亂之機，對日航空母艦編隊實施連續的猛烈攻擊，一舉擊沉了日軍的“赤城”、“加賀”、“蒼龍”、“飛龍”４艘航空母艦，消滅艦載機２５０架（美軍“約克城”號航空母艦被擊沉），獲得了此次戰爭的勝利。從此，日本海軍傷了元氣，美國軍隊開始掌握了太平洋戰爭的戰略主動權。航空母艦再度扭轉了整個戰爭的局勢，又一次有力地表明自己是現代海戰的主宰。
從１９４３年開始，美、英等盟國軍隊在太平洋戰場分兩路對日軍發起戰略反擊，爾後向菲律賓方向分進合擊。１９４４年初秋，美軍太平洋艦隊主力集結於菲律賓境外，準備收複菲律賓。日軍一方麵加強菲律賓的陸路防禦，一方麵調集了其海軍殘存的主要兵力，計有４艘航空母艦、９艘戰列艦、１９艘巡洋艦、３３艘驅逐艦和７００餘架飛機，分編成北、中、南三支分艦隊以決死戰。１０月中旬，美軍太平洋戰區海軍兵力雲集菲律賓東部海域，計有１２艘航空母艦、１８艘護航航空母艦、１２艘戰列艦、２０艘巡洋艦、１０４艘驅逐艦和１２８０架艦載機。２３日至２６日，爆發了世界海戰史上規模最大的海、空大激戰──美日萊特灣海戰。美日兩國龐大的海軍兵力在萊特灣一帶的錫布延海、蘇裏高海峽、英加諾角和薩馬島等相距數百海裏的幾個海域進行了多次激烈的海空拚殺。此次規模空前的海戰產生了如此戰果：日本海軍損失航空母艦４艘、戰列艦３艘、巡洋艦１０艘、驅逐艦９艘，累計噸位高達30.6萬噸；美國海軍損失輕型航空母艦１艘、護航航空母艦２艘、驅逐艦２艘、護衛艦１艘，累計僅達3.2萬噸。美國海軍強大的航空母艦作戰編隊再度顯示了巨大的威力，日本海軍從此一蹶不振。太平洋戰爭的勝利結局，指日可待。
１９４５年４月初，美軍在衝繩島登陸，日本守軍困守待援，局勢嚴重。日本海軍抱著僥幸心理，要作最後的孤注一擲。４月６日，日本海軍動用了最後一張王牌——７３０００噸的超級戰列巨型艦“大和”號，與９艘巡洋艦和驅逐艦組成作戰編隊，乘夜衝入衝繩海域的美艦集結區，想發揮“大和”號上３座３聯裝４６０毫米主炮的威力。但是，美航空母艦上的艦載機編隊立即對日軍艦隊實施了空中攻擊，１２枚魚雷和７枚炸彈命中“大和”號，這艘空前絕後的超級戰列巨艦連同“大艦巨炮主義”理論一起永遠地從大海的波濤中消失了。此後，日軍不堪再戰，在遭受不斷的進攻和可怕的核襲擊之後，日本終於宣布無條件投降。
回眸第二次世界大戰中烽煙四起的太平洋戰場，人們可以清楚地看到，日本海軍是使用航空母艦的艦載航空兵力奏響了這個遼闊大洋的戰爭序曲；而以雄厚國力為後盾的美國海軍則同樣也是依靠其龐大航空母艦編隊的強勁艦載航空兵扭轉了極為不利的戰局，繼而節節發起戰略反攻，直至獲得戰爭的徹底勝利。在這次大戰中，浩無邊際的太平洋，的確成為航空母艦大顯身手一展雄風的大型舞台。而在另一個半球的大西洋戰場，盟軍的護航航空母艦為事關戰略大局的反潛戰提供了必不可少的空中優勢，從而保證了大西洋海上運輸線的暢通。此外，在北非、地中海和兩個大洋的所有大規模登陸作戰行動中，航空母艦上起飛的航空兵提供了兩棲攻擊的空中支援。航空母艦的巨大作用，使各國海軍摒棄了“大艦巨炮製勝”的傳統觀念；而戰列艦和巡洋艦在大戰中不僅很少直接交鋒，而且最後隻能在聯合作戰中充作遊動炮火支援。久盛不衰的“大艦巨炮主義”理論被此次大戰送入了寧靜的海軍曆史博物館。從此，作為強國海軍艦隊的核心力量，航空母艦成為海洋世界的新主宰。