Trong thập niên 1960 Mỹ có tới 14 – 15 tàu sân bay, mỗi tàu chở được 60 – 100 máy bay các loại, trong đó có một tàu sân bay năng lượng hạt nhân USS Enterprise (CVN-65) hạ thủy 1961.
Đây là các căn cứ không quân cơ động có thể di chuyển với tốc độ tới 800 km/ngày tới bất cứ khu vực nào trên đại dương và tác chiến phối hợp với các căn cứ không quân ven biển hoặc hoạt động hoàn toàn độc lập khi cần thiết.
Tàu sân bay Mỹ.
Năm 1965, lực lượng không quân của hải quân Mỹ có gần 6.000 máy bay các loại bố trí trên các tàu sân bay và căn cứ không quân ven biển. Tới 1969 do nhu cầu chiến tranh Việt Nam số lượng này đã được tăng lên tới 8.500 chiếc (trong đó có 1.600 trực thăng).
Ngay từ đầu các tàu sân bay đã được đưa tới bờ biển Việt Nam từ năm 1964, rất lâu trước khi các lực lượng bộ binh xuất hiện trên chiến trường miền Nam.
Ngày 5/8/1964, máy bay từ 2 tàu sân bay USS Constellation (CV-64) và USS Ticonderoga (CV-14) đã tấn công các mục tiêu ở miền Bắc, mở đầu cuộc chiến tranh bằng không quân kéo dài 8 năm.
Tới tháng 2/1965 trên biển Đông đã có 4 tàu sân bay Mỹ, mỗi tàu sân bay đều có 6-8 tàu bảo vệ các loại như tàu khu trục, tàu ngầm, tàu hộ vệ chống ngầm (chưa kể các tàu hậu cần, chở dầu, cứu hộ) đi kèm. Các cụm tàu sân bay này hoạt động tác chiến liên tục trong 30 – 45 ngày, sau đó thay nhau trở về căn cứ bảo dưỡng và nghỉ ngơi.
Lúc đầu, các tàu sân bay được triển khai ở 2 khu vực: vịnh Bắc Bộ (2 chiếc) và ngoài khơi Nha Trang (một chiếc), di chuyển cách bờ 150 – 200 hải lý và khi máy bay chuẩn bị xuất kích thì vào sát bờ 40 – 120 hải lý (70 – 210 km). Sau khi có thêm máy bay B-52 tham chiến thì từ tháng 8/1966 chỉ còn bố trí ở vịnh Bắc Bộ (thường xuyên có 3 – 4 tàu sân bay).
Trong chiến tranh Việt Nam, các tàu sân bay Mỹ đã phải hoạt động với cường độ rất căng thẳng, tới 75 – 80% thời gian ở trên biển và chỉ còn khoảng 20% thời gian được ở căn cứ.
Tất cả các tàu sân bay Mỹ đều lần lượt tham chiến ở Việt Nam, thông thường mỗi tàu 3 tháng nhưng có khi phải kéo dài đến 6-8 tháng. Tùy theo thời tiết, không quân trên hạm thực hiện từ 2.000-8.000 phi vụ mỗi tháng, tức là trung bình mỗi phi công phải bay 20 giờ/tháng.
Tổn thất máy bay cũng rất nặng nề: mỗi tàu sân bay hàng tháng bị mất 10-15 chiếc khi vào đánh phá miền Bắc Việt Nam. Các tàu sân bay không bị tấn công do luôn nằm ngoài tầm bắn của các loại pháo bờ biển và phía Việt Nam chưa có tên lửa đối hạm. Tuy vậy, cường độ hoạt động cao, kéo dài và sự mệt mỏi, căng thẳng của các nhân viên trên tàu sân bay đã không ít lần dẫn đến tai nạn cháy nổ, gây thiệt hại nặng về cả người và vũ khí, trang bị làm nhiều tàu hư hỏng lớn, phải sửa chữa kéo dài và rất tốn kém.
Nổi tiếng nhất là vụ cháy nổ trên tàu USS Forrestal (CV-59), trọng tải 80.000 tấn, chở 70 75 máy bay, xảy ra vào sáng 29/7/1967 khi đang ở trong vịnh Bắc Bộ. Nguyên nhân theo điều tra là do động cơ của quả tên lửa Zuni 127 mm treo dưới cánh chiếc F-4 bất ngờ hoạt động và tên lửa lao thẳng vào thùng nhiên liệu của chiếc máy bay cường kích A-4 rồi phát nổ.
Nhiên liệu cháy lan ra khắp sàn tàu tới các máy bay đang chuẩn bị cất cánh rồi kích nổ hàng loạt bom đạn và tên lửa mang theo, tạo ra 4 lỗ thủng rất lớn trên mặt boong và phá hủy nhiều thiết bị, máy móc cùng với cơ cấu cất, hạ cánh máy bay.
Đám cháy nổ dữ dội kéo dài 13 giờ liền mới dập tắt được và đã làm 134 lính Mỹ thiệt mạng, 162 lính khác bị thương cùng với 29 máy bay phản lực chiến đấu bị phá hủy hoàn toàn, 42 chiếc khác hư hỏng nặng.
Tàu USS Forrestal bị loại khỏi vòng chiến đấu và phải sửa chữa kéo dài 7 tháng liền. Đây là thiệt hại nặng nề nhất về người và vũ khí, trang bị của tàu sân bay Mỹ (tổn thất theo báo cáo của quân đội Mỹ ước tính 72 triệu USD theo thời giá lúc bấy giờ) và chưa từng có trong lịch sử hải quân từ trước tới nay.
Một vụ cháy nổ lớn khác cũng đã xảy ra trên tàu sân bay hạt nhân USS Enterprise (91.000 tấn, chở 90 máy bay) vào tháng 1/1969 với lý do tương tự: 1 quả tên lửa MK-32 Zuni 127 mm tự phát nổ dưới cánh chiếc F-4 rồi kích nổ tiếp 9 quả bom loại 300-400 kg ở các máy bay bên cạnh làm chết 27 lính Mỹ và phá hủy hoàn toàn 15 máy bay chiến đấu cùng 32 chiếc khác bị hư hỏng nặng. Tàu USS Enterprise hỏng nặng và phải sửa chữa khôi phục mất hơn 3 tháng.
Trong toàn bộ cuộc chiến Việt Nam, trên các tàu sân bay Mỹ đã xảy ra 20 vụ cháy nổ lớn và trung bình, thiêu rụi hoàn toàn tới 60 máy bay chiến đấu các loại (chưa kể số bị hư hỏng nặng), làm hàng trăm lính Mỹ chết và bị thương. Điều đó đã gây ra khá nhiều chỉ trích đối với loại căn cứ không quân nổi này nhưng cũng không thể phủ nhận được sự cần thiết của tàu sân bay trong các cuộc xung đột quân sự và chiến tranh cục bộ.
Chính từ đây bắt đầu xuất hiện chính sách ngoại giao mới trên thế giới được gọi là “ngoại giao tàu sân bay “. Và từ năm 1968 chính quyền Mỹ đã quyết định xây dựng thế hệ tàu sân bay mới – tàu sân bay hạt nhân với lượng dãn nước hơn 100.000 tấn, không phải nạp nhiên liệu trong suốt thời gian vận hành và sức chở lớn hơn (tới 100 máy bay hiện đại hơn và mang theo 3.000 tấn vũ khí các loại).