1932年初，海軍事務委員會終于從多項設計中，選擇了排水20000噸、長770尺、寬80.3尺、120000軸馬力，最高航速32.5節、搭載90架艦載機的方案。

然而國會以經濟蕭條為因，并未撥款建造新型航母，使設計又再拖延，期間海軍部長曾要求軍部研究裝設8英寸火炮的27000噸方案，但最終流產。

約克城級航母充分吸收了之前美國海軍改裝、設計、建造航空母艦的經驗，采用了開放式機庫，擁有3部升降機，飛行甲板前端裝有2具彈射器，另外在機庫也設置了2具彈射器，緊急情況下艦載機可以通過其從機庫中直接彈射起飛，但后來在戰前已發現其效率低下，遂取消了這項不實用的功能，于1942年中途島海戰后拆除。

飛行甲板前后安裝了兩組攔阻索，飛機可以在飛行甲板的任一端降落，但艦艏降落設施也因鮮有使用，而在后來拆除，其他飛行設施則未有顯著更動。木制飛行甲板沒有裝甲防護，艦橋、桅桿和煙囪一體化的島式上層建筑位于右舷。從約克城級開始，美國航空母艦的島式上層建筑和煙囪連為一體，從而形成了美國航空母艦的基本形式。

約克城級航母和之前建造的“游騎兵”號航母相比，增大了艦體和航速，同時加強了水平和水下防護。約克城級“大黃蜂”號與前兩艘相比配置大體相同，艦體和航速稍有增大，同時加大了水面和水下防護。

“大黃蜂”號也保留了不實用的機庫彈射器，在日后被移除。不同的時，其率先升級了火控系統、延長了飛行甲板，并擁有較大的艦艏。

約克城級航母艦側裝設2.5-4英寸裝甲帶，以抵擋6英寸火炮，3層魚雷防水壁，配合裝甲帶防止魚雷攻擊，水平裝甲設于機庫，以阻止炸彈貫穿到下層機房及武器庫，飛行甲板由木板制造，不設裝甲。

約克城級航母“約克城”號及“企業”號在戰前都涂上了灰色，為方便演習時識別，“約克城”號仿效“薩拉托加”號航母的做法，在煙囪上涂上黑色英文字母Y，而兩艦的飛行甲板則分別寫上YKTN及EN。戰爭爆發后，各艦將顯著的標記刪除，并換上迷彩。

1942年初，三艦均涂上了第12號迷彩，其大體布置為，水線至機庫甲板下涂上海軍藍，機庫甲板至艦島之間為海洋灰，艦島為陰霾灰，飛行甲板為甲板藍。

各艦迷彩的分劃界線并不一致，其中“大黃蜂”號便采用了改良的12號迷彩，連艦島亦有混合海洋灰及陰霾灰兩種顏色，這種迷彩可有效迷惑水面軍艦的目測，卻對避開飛機偵察無甚幫助。

1943年，“企業”號返國維修后，換上了第21號迷彩，全艦均涂上海軍藍，有藍色幽靈之稱的CV-16列克星敦號航空母艦亦采用此法。

1944年，“企業”號再更換為第33號迷彩，艦體側面混合了淺灰及海洋灰。至于艦體平面與甲板，則由甲板藍及海洋灰組成。

新迷彩的目標，在于迷惑潛艇及飛機計算艦體航速，而非避過偵察。1945年，戰爭結束后，“企業”號換回第21號全身海軍藍迷彩，并將舷號6以白色油漆畫于飛行甲板，參與紐約海軍節的慶祝活動。

約克城級航母艦艏及艦艉各設有4座，共8座單管5英寸/38高平兩用炮，分別置于左舷及右舷飛行甲板；艦島前方及后方各設有2座，共4座四聯裝1.1英寸/75高炮。

艦體各處共有24挺0.5毫米勃朗寧機槍。5英寸/38高平兩用炮是當時美國最新式的防空及水平兩用艦炮，其雙聯裝版本亦被后來的埃塞克斯級航空母艦沿用。

早在1934年，美國海軍就發現1.1英寸/75高炮有卡彈及操作問題，而0.5毫米勃朗寧機槍的口徑過小，無法有效擊毀俯沖飛機。

39年，美國海軍武備署已著手處理艦隊防空炮落后問題，并在1940年開始生產波佛斯40毫米高炮及奧利岡20毫米防空炮，分別替換1.1英寸/75高炮及0.5毫米勃朗寧機槍。

1941年建成的“大黃蜂”號，已將24挺勃朗寧全數更換為單裝20毫米/70防空炮，1942年2月，增至30門，7月又增至32門，同時再添置1座四聯裝高炮。

“約克城”號在珍珠港事件后于1942年在美國東岸更換部分勃朗寧機槍，然后趕往太平洋。“企業”號則在空襲東京前夕，一次過安裝了32挺單裝20毫米防空炮，使其防空火力較同級艦較優。

波佛斯40毫米高射炮在圣克魯斯海戰前安裝到“企業”號及其護航艦南達科他號，這也是“企業”號得以幸存的原因之一。

1943年后海軍乘“企業”號返國大修之機，開始大幅加裝防空炮。到1945年，“企業”號的防空武器已增為11座四聯裝波佛斯炮、5座雙聯裝波佛斯炮及16挺雙聯裝20毫米防空炮。

約克城級航母在服役之初，仍搭載二戰前的飛機，包括格魯門公司的F2F戰斗機及F3F戰斗機、馬丁公司的魚雷-俯沖兩用BM轟炸機及諾斯洛普公司的BT俯沖轟炸機。

“約克城”號與“企業”號在1941年換上F4F戰斗機，并在1942年換上SBD轟炸機、TBD轟炸機及TBF轟炸機，較晚服役的“大黃蜂”號在1942年才換上F4F，并在服役之初使用SBC俯沖轟炸機及布利茲特航空公司的SBN轟炸機。

42年初，美國海軍尚未有完善的雷達系統，再加上海軍承襲戰前的攻擊優先戰術，約克城級初期俱以轟炸機為航空團核心。

比如在中途島海戰中，“約克城”號、“企業”號及“大黃蜂”號三艦的航空團都是由1支F4F戰斗機小隊、1支TBD魚雷轟炸機小隊、1支SBD俯沖轟炸機小隊及1支SBD偵察機小隊組成。

三艦的戰斗機有21架至25架不等，俯沖轟炸機有37架至38架，魚雷轟炸機則有13架至15架，總共分別攜帶了75架、79架和79架。