“汉考克”号航母发射“天狮星”导弹
20世纪50年代，有5艘经过改造的“埃塞克斯”级航母装备了“天狮星”Ⅰ型巡航导弹，它们是“汉考克”号、“莱克星敦”号、“伦道夫”号、“香格里拉”号和“提康德罗加”号。此外，较大型的“富兰克林·罗斯福”号、“福莱斯特”号“萨拉托加”号，以及“突击者”号航母也装备了这种导弹。
不久，美国航母开始逐渐停止使用“天狮星”Ⅰ巡航导弹，但其潜射型直到1965年才停止使用。尽管美国海军后来研制了射程更远、速度更快的“天狮星”Ⅱ型巡航导弹，但由于技战术性能更好的“北极星”潜射弹道导弹及其发射平台“乔治·华盛顿”级弹道导弹核潜艇于1959年底服役，“天狮星”巡航导弹便走向末途。
在所有美国航母上的匆匆过客当中，“天狮星”Ⅰ型是唯一在美国航空母舰上正式服役的巡航导弹，但在航空母舰百年发展史中，其在航母上的时间依然不长。尽管“天狮星”最终没有长期列装航空母舰，但并未影响日后巡航导弹列装水面舰艇及潜艇。以后，美国海军也没有让航空母舰搭载巡航导弹，而是将舰载飞机作为航母唯一的武器投送平台。
间谍气球和探空火箭
1958年夏，美国空军开始发射被称为WS-461L“大熔炉”的侦察气球。其中一部分气球是借助当时最新发现的由西向东的环流飞向苏联的。这股快速移动的环流高度很大，气球被发现的机会变得很小，被识别和击落的可能性也几乎为零。
携带照相机的气球从位于白令海的“卡萨布兰卡”级护航航母“温丹湾”号上起飞。从7月2—14日期间，在航母上的空军分遣队在水兵的帮助下，共发射了9只气球，其中一个由于故障在起飞后不久就坠落海中。之后，“温丹湾”号航母又发射了几个气球并返回港口。这9只携带摄像机的气球是美国最后发射的此类间谍飞行物，之后被U-2侦察机所取代。
“福吉谷”号航母释放探空气球
航空母舰除释放侦察气球进行间谍活动外，还被用来投放用于科学研究的气球。1960年1月31日，在“天钩”行动中，隶属于“埃塞克斯”级的CV-45“福吉谷”号航母，就在其甲板上释放了3只28.3万立方米的探空气球，依赖携带的专用设备，用于在29～36千米的高空测量宇宙射线的辐射情况。
1964年10月，“博格”级护航航母“克罗坦”号改为美国国家航空航天局（NASA）试验舰。该舰是在美国海军军事海运局（MATS）的支持下由平民船员驾驶，由NASA用作高层大气探测火箭的远洋发射平台。该航母进行了大范围的改装，在飞行甲板上安装了一系列的天线和火箭发射装置，在飞行甲板和机库内可以停放各种遥感探测和控制车辆。
改为美国国家航空航天局（NASA）试验舰的“克罗坦”号护航航母
1965年3月8日-4月22日期间，在沿南美西海岸航行的“克罗坦”号航母上共发射了77枚“耐基·凯俊”、“耐基·阿帕奇”和小型“阿卡斯”气象探测火箭。试验目的是判定上层大气电离层在太阳黑子最少时的状态，特别是所谓的赤道电射流。
“克罗坦”号航母夜间发射探测火箭
C-130上舰
在1964年之前，来往于美国航母与后方基地的舰载运输机（COD）还是安装两台活塞发动机的C-1“贸易者”。该机由S-2反潜机发展而来，不仅速度慢，航程与载重量也不大。为了改变这种局面，美国海军及海军陆战队突发奇想，准备在航空母舰上验证装备空军不久的四发的C-130“大力神”中型运输机上舰的可行性。
与现役的舰载机相比，C-130运输机可称得上是庞然大物，为了保证该机能够在航空母舰上起降，美国海军专门抽调了当时最大的航空母舰“福莱斯特”号。它的飞行甲板的长度和宽度允许翼展较大的C-130安全起降。如果换做其他航母，则不可能保证C-130能够安全起降。
在“福莱斯特”号航母上试飞的KC-130F
1963年秋天，一架海军陆战队的KC-130F在“福莱斯特”号航母上进行了一系列的航母评估飞行。10月30日，“大力神”共进行了44次低空通场，最后进行了16次接舰复飞。飞行测试之后一星期，由詹姆斯•弗拉特利上尉驾驶的KC-130F在“福莱斯特”号航母上进行了3次接舰复飞和4次完整的起飞和着舰。当时飞机的最大起飞重量为41761千克，没有使用阻拦装置。为了完成这一任务，弗拉特利上尉在KC-130F即将降落时让螺旋桨逆桨，飞机在甲板上仅仅滑行了101米便停了下来。11月21-22日，在“福莱斯特”号航母上进行了最后阶段的测试，KC-130F进行了7次接舰复飞和17次完整的起飞和着舰。在这些测试中，飞机的最大重量达到了54470千克。此次试飞，使C-130成为在航空母舰上起降过的最大、最重的飞机。
在整个试飞过程中，美国海军与海军陆战队充分利用涡桨飞机起降性能好的优势，借助C-130出色的增升装置，仅仅依靠四台涡桨发动机，而没有使用火箭助推器，就顺利完成了试飞任务。尽管KC-130F在航母上的试飞取得了喜人成就，但在一艘大型航母上进行这样的操作并不实际。首先，弗拉特利上尉是海军顶尖飞行员之一。其次，飞行是在白天海面相对平静的条件下进行的。第三，着舰后的飞机占据了大面积的甲板空间，如果出现了机械故障不能起飞，那一处甲板空间就得一直被占据，直到修复或者将其转移到其他船舰上。另外，尽管该机是上单翼飞机，但主轮距过小，不利于在航母上安全降落。