苍龙号（Soryu）在公试，1938 年 1 月 22 日
苍龙号于昭和十二年（1937）12 月 29 日完工，次年（1938）四月，苍龙号被派往中国战场支援，将舰载机的一部份派遣到南京。同年十月参加了广东方面作战的支持任务，并于十二月归回本土。飞龙号服役后两舰合并为第 2 航空战队，在司令官山口多闻少将力荐下参加珍珠港作战，昭和十六年（1941）七月，与飞龙号航空母舰一起南下支援法属南印度支那的进攻，之后就为了筹备攻击珍珠港，而回到本土，展开严苛的训练。在同年十一月二十六日，从单冠湾出击前往珍珠港的苍龙号搭载了零战 21 机，七式舰攻 18 机，九九式舰爆 18 机，合计 57 机，战果丰硕，苍龙号舰爆队投弹炸毁了亚利桑那号战列舰。由于续航能力强，在执行完珍珠港的任务回国途中，苍龙号所属的第二航空战队还奉命前往威克岛支援，直到该岛在 12 月底被攻克。
偷袭珍珠港作战中，从赤城号上拍摄的苍龙号
苍龙号（Soryu）1942 年线图
1942 年一月，苍龙号与飞龙号一起南下参加荷属东印度群岛的攻略作战，二月，在帛琉与第一航空战队会合，轰炸了澳洲的达尔文港。1942 年 4 月，一、二、五航战奉命进入印度洋，扫荡英国远东舰队残部。由于对方采取了避战机动策略，双方并与直接交手。4 月 5 日日机袭击科伦坡，苍龙号飞行队长江草隆繁指挥的 53 架 99 舰爆遭遇英军重巡洋舰多塞特郡号和康沃尔号，前者在 13 分钟内被炸沉，后者在 18 分钟内沉没，炸弹命中率高达 88%。9 日日机又突袭亭可马里，将基地内大批飞机、船舶和设施炸毁，随后又与友舰配合、向正在驶往锡兰岛东岸的英军轻型航母竞技神号发动进攻并将其击沉，炸弹命中率达 82%。
苍龙号（Soryu）线图
昭和十七年（1942）五月二十七日，苍龙号随着一只前所未有的大舰队从本土出发前往中途岛，参加了惊天动地的中途岛大海战。苍龙号当时仍在第二航战里，僚舰仍是飞龙号，他们都归在二航战司令山口多闻海军少将的指挥下。此海战中苍龙号除了预定的载机以外，还搭载了两架后来彗星舰爆前身的新锐高速侦察机二式舰侦，和准备配上占领后的中途岛基地的三架零战。由于密码遭美国破译，所以美国集中了全部的力量朝着苍龙号所在的南云机动部队发动猛烈的攻势。当日上午 10 时 25 分，就当舰队数度击退来袭鱼雷机，准备好迎风放出战机时，美军俯冲轰炸机突然从空中窜下，在短短几分钟间，三枚直击弹命中苍龙号飞行甲板上面，并平均的落在三座升架机前，爆炸连续引爆了停在甲板上正等待起飞的战机和堆积在甲板上的炸弹鱼雷，全舰陷入一片大火，10 时 40 分，苍龙号的主机就停止了动作。
中途岛作战中，躲避美军陆基 B-17 轰炸机水平轰炸的苍龙号
火灾延伸到鱼雷库，发生了大爆炸，10 时 45 分，柳本柳作舰长下令全舰弃船，而自己却坚持留在舰桥。当天整个下午苍龙号都持续着猛烈的燃烧，日落时， 火势稍有减退，阿部士官长奉命将柳本舰长带下来，但是当他看到手持军刀，独自肃立在舰桥，表情坚定决定与舰共存亡的柳本后，也只能哭着离开。7 时 13 分， 焚烧了八小时半的苍龙号沉没，定员 1,103 名中有 718 名战死。
该舰主要性能数据为：
排水量：15,900 吨（基准），18,500 吨（公试），19,500 吨（满载）
长×宽×吃水：227.5m×21.3m×7.62m
飞行甲板尺寸（长×宽）：216.9m×26m
动力：口号舰本式专烧锅炉 6 座，舰本式蒸汽轮机 4 台，4轴推进 152,000hp
航速：34.5 节
续航力：7,680 海里/18 节
火力：127 毫米双联装高射炮 6 座，九六式双联装 25 毫米高炮 14 座
舰载机：（1941 年 12 月常备配置）零式舰战 18 架，九九舰爆 18 架，九七舰攻 18 架
舰员：1,103 人
飞龙号（Hiryu）
正在公试中的飞龙号（Hiryu）
飞龙号同样也来自于昭和九年（1934）开始的第二次补充计划（丸二计划），原本是作为苍龙级的二号舰，不过，在建造的过程中，由于“海军假日”的结束，使得日本不再受到条约规定的吨位限制，相比苍龙号，飞龙号进行了一系列的改进。包括进一步加强舰体结构，升高舰艏、改进防护等，排水量上升约 2,500 吨。另外，为与苍龙号编成一个战队，方便起降指挥，飞龙将岛式上层建筑改到左舷。但实际使用中与赤城号一样，效果并不见佳，所以之后再没有任何航母采用这种布局，使赤城与该舰成为世界航母史上罕见的左舷舰桥特例。
由于重新设计耗费时日，开工日期也因此延后，以致于比计划中的竣工日期晚了一年半以上。1936 年 7 月 8 日，在横须贺海军工厂开工，1937 年 11 月 15 日下水，1939 年 7 月 5 日竣工。相对于苍龙号，飞龙号在飞行甲板的长度上没有变更，但是却比苍龙号宽了一公尺，这是从改装后的航母加贺号上取得的操作经验，不过，虽然飞行甲板变宽了，但是舰体并没有加宽。
飞龙号（Hiryu）1939 年 4 月 28 日在馆山冲
在船体上，飞龙号与苍龙号也有显著的不同。首先，是加厚了船体外板和甲板钢板的厚度，以求得更好的船体强度和防御力，而且，设于水线下的钢板重量也让飞龙号的重心更低。在结构上与苍龙号最大的差别就在于本舰改用了全铆接构造，舍弃了在苍龙号上仍然运用的电气熔接法（电焊），这主要是因为第四舰队事件的发生，而使得日本帝国海军全面禁止在军舰上使用对于结构上较存虑的电焊法。虽然使用铆接法建造的船身比较坚固，但是制造时间上仍是以电焊法较为有利，日后美国海军在战中的大量造舰，就是运用了电焊法。日本海军自己废了电焊法的功夫，实在是有些因噎废食了，到了战争末期，才重新使用此法建造急造船只。
此外，本舰的轮机较苍龙号马力大上一千马力，但是因为强化了船身强度，排水量比苍龙号大上 1,800 吨，所以速力上也较苍龙号慢 0.2 节。此外，由于在苍龙号上使用的横列吊下式平衡双舵被认为不好用，所以到了本舰改用了半平衡式一枚舵。