现在，日海军进击部队只剩下一艘“飞龙”号航空母舰，他于 10 时 40 分起飞轰炸机 18 架在 6 架战斗机的掩护下发起攻击。飞行途中，他们发现返航的美方舰载机就尾随飞行，但在接近路上遭到对方战斗机的拦截，最后只剩下 8 架轰炸机于 12 时许向 “约克城”号俯冲投弹，该舰命中 3 枚炸弹，经过损管，于 14 时许又可以以 19 节航速继续航行。12 时 50 分，“飞龙”号又起飞 10 架鱼雷机，在 6 架战斗机的掩护下飞向目标，在接近路上同样遭到美方战斗机的拦截，最后只剩下 5 架飞机于 14 时 40 分又向 “约克城”号发射了鱼雷，有两条鱼雷命中，使该舰产生 23º 倾斜。20 分钟后，舰员离舰，但该舰一直在海上漂浮着。到了 6 日 13 时半，日本潜艇向其发射了鱼雷，该舰于次日晨 5 时沉没。
沉没中的约克城号
正当“飞龙”号的鱼雷机攻击完毕返航之际，美特混舰队发现“飞龙”号就在其西北 72 海里处，于是“企业”号和“大黄蜂”号就派出轰炸机、战斗机，于 17 时 3 分到达该舰上空，此时， “飞龙”号上空只有 6 架战斗机进行掩护。“企业”号的轰炸机较容易地进行了轰炸，使“飞龙”号命中 4 枚炸弹，于第二天 5 时沉没。至此，美方取得了全歼日 4 艘航空母舰的战果，也使日本进攻中途岛的企图未能得逞。
日本由于 4 艘航空母舰的沉没而遭致中途岛海战的失败，中途岛海战的失败又成为太平洋战争的转折点。在此役后，美海军以航空母舰为主力的作战方式就逐渐形成了。其后还发生了两次名符其实的航空母舰之间的战斗。一次是 1942 年 8 月 24 日东所罗门海战，另一次是同年 10 月 26 日圣克鲁斯海战。
美海军为了适应太平洋战区的需要，在 1943 年 6 月把新建成的第一艘爱塞克斯级航空母舰编入太平洋舰队战斗序列。7 月又把另一艘改装成的“独立”型轻型航空母舰也编入太平洋舰队战斗序列里来。从此以后，大约每月都有一艘新航空母舰投入战斗。到大战结束时，共建造 16 艘爱塞克斯级和 9 艘“独立”型航空母舰，此外还建造了 53 艘护航航空母舰。美海军针对中途岛战役中日本航空母舰由于收回飞机与起飞攻击之间所产生的矛盾，致使航空母舰暂时失去战斗能力的经验教训，从爱塞克斯级中的 “安提坦”号开始有设了斜角甲板。这样，飞机的起飞和降落就可在航空母舰上同时进行，互不妨碍，从而提高了航空母舰飞行甲板的战斗利用率，能更有效地发挥出航空母舰的实际作战能力。
由于航空母舰成为海战中的主力，每次大的海战都要有航空母舰参加，因而需要大量补充舰载机飞行人员。在战时成批生产飞机还比较容易，但要短时间内培养出大批飞行人员就比较难。另外，无论飞机怎样先进，如果没有受过良好飞行训练的飞行人员驾驶，也很难显示出航空母舰的实际作战能力。美海军在这方面有所预见，早在 1940 年就开始执行每年保证培养 3 万飞行员的计划，而且都是经过一年半以上的战斗训练。他们用招募的办法培养了第一流的飞行员。招募范围很广，有大批受过教育的人志愿报名参加，可以毫不困难地挑选体格和智力都合格的人员。除战前就有的佛罗里达州彭萨科拉飞行学校外，在佛罗里达州的杰克逊维尔和得克萨斯州的科珀斯克里斯蒂，又新建了两所飞行学校。到 1943 年，大约有 4 万 5 千人接受了飞行训练。
1941 年每月只招收 200 名飞行学员。从 1942 年开始，飞行学员的递增速度几乎令人难以置信。训练期间没有发生任何重大事故，学员质量符合要求。首先，92 所飞行学校对学员进行 3 个月的基础训练，学习基本飞行知识，再接受 3 个月的航海训练，包括操作和理论学习。尔后学员被分配到 16 所初级航校接受飞行训练，如果训练合格便被派往彭萨科拉或科珀斯克里斯蒂进行中级飞行训练。在这个阶段，年青的飞行学员才有机会上舰载机，如巡逻侦察机或观察机。每处训练中心设 6 个辅助训练站，而每个辅助训练站都有自己的卫星机场。
操作训练在杰克逊维尔进行。训练两个月后，将要在航空母舰上服役的飞行员到伊利诺斯州格伦威福进行飞行甲板降落训练。美国海军用两艘非在编的航空母舰进行这种训练。冬季，当密执安湖结冰时，飞行学员需要到太平洋，在西海岸一艘航空母舰上进行航空母舰舰载降落资格的测验。每个飞行员的累计飞行时间要达到 360 小时到 450 小时，这种飞行训练制度的实际效果取决于高水平的教育。从基本训练开始，由有经验的航空母舰飞行员任教，操作训练通常由有过战斗飞行阅历的人来教。
合格飞行员被编入岸基飞行中队，大约在 6 个月时间内，这个岸基飞行中队就会和别的飞行中队一起编成一个航空母舰飞行大队了。飞行大队组成后，就立即派到航空母舰，或者到航空母舰接受那些已经完成飞行任务的飞行员的飞机。前一种情况，飞行员有足够时间适应舰上环境，获得从航空母舰上起飞的经验。后一种情况，飞行员上舰一两天就得参加战斗。这样，从 1943 年起航空母舰在战区活动时，每艘舰上都有两套受过全面训练、技术熟练的飞行机组人员，他们可以轮流参加战斗活动，以免过度疲劳，并能随时进行补充。
第二次世界大战后的美国航空母舰
自从第二次世界大战结束以来，美国一直把航空母舰作为海军的主力，活动于各大洋上。航空母舰既可以用来参加战斗，也可用来显示力量，向对方施加军事与政治的压力。
美国在朝鲜战争后期撤消了不再建造大型航空母舰的决定。1952 年 7 月，首批两艘 6 万级航空母舰“福莱斯特”号（CVA59）和“萨拉托加”号（CVA60）动工建造。从这一年起，CVA 这个代字用来表示攻击航空母舰，所有经过现代化改装的爱塞克斯级和中途岛级航空母舰也使用这个代字。