美海军为了使航空母舰特混舰队的战斗效能有较大的提高，在 1961 年建成了第一批核动力水面舰艇，其中有“企业”号航空母舰，这样，就使特混舰队全速航行问题得到解决。而且核动力变速快，有利于飞机起飞；它无需烟囱和排除烟气，这就有利于飞机着舰。核动力省一下来的锅炉、燃油空间，可使航空燃油的装载量从普通动力航空母舰的 6,000 吨增加到 11,000 吨，航空炸弹约可增加 50%。其航空燃油储备量以每架一飞机每日起飞两次计算，约可供两周之需。其“岛式”上层建筑减少后，受攻击的可能性也减少，也能使雷达天线得到更合理的配置，并提高舰上防化、防细菌和防幅射的能力。全部是核动力的这种舰队，可在海上持续活动 30 多昼夜无需补给，而航空母舰本身的自持力则为 90 天。这种编队一昼夜约可对三百万平方公里的海域实行有效控制。
“企业”号核动力航空母舰于 1958 年建造，1961 年服役。满载排水量 85,350 吨，长 342.38 米，飞行甲板宽 76.88 米，编制人数 4,600 人。它的 8 台 A2W 型核反应堆为 4 台齿轮传动式汽轮机提供蒸汽，可以使该舰长时间以 30 节以上航速航行。该舰的外型与福莱斯特级、小鹰级的型线相同，没有火炮。最明显的区别是结构紧凑的方形上层建筑，这是专门为平面列阵雷达天线设计的，以便在舰桥的各面都能装扁形天线，在舰桥圆形涡纹建筑的顶部装固定天线。一个圆形天线阵和 4 个平面天线阵能有效探测 360º 范围。
注意企业号早期的圆形舰桥顶部
现代化改装后的企业号，正驶过金门桥
“企业”号装有电子计算机数据处理系统．该系统整理和处理来自本舰雷达、护航舰只、飞机以及其它来源的信息，并将其自动传给其它舰只，使整个特混舰队象一艘军舰那样协调一致地行动。这一系统能使特混舰队指挥官迅速分析多种威胁的轻重缓急。采取措施防御最危险的袭击。战术通讯导航系统是保障空中作战的重要电子设备，它利用信标向飞机传递距离和方位，大大简化了飞机在执行任务后寻找母舰的过程。
巨大的“企业”号核动力航空母舰有一个突出的缺点：造价高得惊人，达四亿五千一百万美元，为第一艘福莱斯特级的两倍。这艘核动力航空母舰虽然不必经常坞修，但需要配备更多的舰员，对舰员的专业水平要求较高。由于造价太大，美国国会没有同意在 1959 年或 1960 年财政年度拨款建造另一艘这样的航空母舰。在后一次国会会议上，对建造大型航空母舰是否明智提出了疑问，这次出面反对的是财政部，而不是持反对态度的空军。海军内部意见也有分歧，一些高级军官主张建立全核海军；另一些人则认为，如果核动力航空母舰的造价超过 1 亿美元，那宁可建造常规的或“烧矿物燃料”的航空母舰，这总比国会根本不批要好。
核动力航空母舰还有另一问题，即护航舰只必需是核动力的，才能一起行动。核动力航空母舰长时间高速航行能力大大超过以油为燃料的导弹驱逐舰和导弹巡洋舰，在航渡中等待油船给护航舰只加油，就有遭到潜艇和舰对舰导弹攻击的危险。以油为燃料的常规动力航空母舰，可以在航渡中为它的护航舰只加油，核动力航空母舰没有装载燃油不能为其护航舰只加油。核动力价格高，迄今为止，还没有任何大幅度降价的迹象。就价格而言，核动力唯一的长处是机械大修周期比较长。蒸汽锅炉需要清洗和更换管子，但是“企业”号的反应堆在更换浓缩铀芯之前，已经航行了 3 年，航程达 27 万海里。
经过一场激烈的争论，美国国会做了让步，批准在 1961 年和 1963 年财政年度建造两艘小鹰级攻击航空母舰“美国”号（CVA66）和“肯尼迪”号（CVA67）。尔后，还在 1967 年、1970 年和 1974 年这 3 个财政年度中成功地获准建造“尼米兹”号（CVAN68），“艾森毫威尔”号（CVAN69）和“文森”号（CVAN70）3 艘核动力航空母舰。每艘航空母舰造价 20 亿美元。尼米兹级航空母舰是目前世界上吨位最大、在役数量最多的一级核动力航空母舰，该级航空母舰满载排水量在 91,000 吨以上，从第 5 艘起由于加装了几千吨重的装甲防护板，使其满载排水量增至 102,000 吨，成为世界有史以来最大的航母。舰长 332.9 米，舰宽 40.8 米，飞行甲板最宽 76.8 米 吃水 11.3 米（CVN-71 为 11.8 米，自 CVN-72 以后为 11.9 米）。动力装置为 2 座压水堆，4 台蒸汽轮机，4 台应急柴油机，4 轴推进功率 194 兆瓦（26 万马力），航速 30 节以上，续航力 80 万-100 万海里。主要武器装备为 3 座“海麻雀”防空导弹系统，4 座“密集阵”近战武器系统（CVN-68 和 CVN-69 为 3 座），3 座 324 毫米 3 联装鱼雷发射系统，搭载固定翼飞机约 80 架，直升机 6 架。舰员 3,184 人，航空人员 2,800 人。
尼米兹号
“尼米兹”级全部由位于美国东部弗吉尼亚州的纽波特纽斯船厂建造，迄今已有 9 艘服役，未来还将有 1 艘加入这个兴盛的大家族。这总共 10 艘航母的服役情况是：
第 1 艘“切斯特·W·尼米兹”号（CVN-68）于 1968 年 6 月 22 日开工，1972 年5月 13 日下水，1975 年 5 月 3 日服役
第 2 艘“德怀特·D·.艾森豪威尔”号（CVN-69）于 1970 年 8 月 15 日开工，1975 年 10 月 11 日下水，1977 年 10 月 18 日服役；
第 3 艘“卡尔·文森”号（CVN-70）于 1975 年 10 月 11 日开工，1980 年 3 月 15 日下水，1982 年 3 月 13 日服役；
第 4 艘“西奥多·罗斯福”号（CVN-71）于 1981 年 10 月 31 日开工，1984 年 10 月 27 日下水，1986 年 10 月 25 日服役；
第 5 艘“亚伯拉罕·林肯”号（CVN-72）于1984 年 11 月3 日开工，1988 年 2月 13 日下水，1989 年 11 月服役；
第 6 艘“乔治·华盛顿”号（CVN-73）于1986 年 8 月 25 日开工，1990 年 7 月 21 日下水，1992 年 7 月 4 日服役；
第 7 艘“约翰·C·斯坦尼斯”号（CVN-74）于 1991 年 3 月 13 日开工，1993 年 11 月 11 日下水，1995 年 6 月 9 日服役；
第 8 艘“哈里·S·杜鲁门”号（CVN-75）于 1993 年 11 月 29 日开工，1996 年 9 月 13 日下水，1998 年 7 月 25 日服役；
第 9 艘“罗纳德·里根”号（CVN-76）于 1998 年 2 月 9 日开工，2001 年 3 月 4 日下水，2003 年 7 月 12 日服役；
第10 艘“乔治·布什”号（CVN-77）尚未命名，2003 年开工，2008 年交付使用。