1940年4月，“約克城”號參加了在太平洋進行的另一次演習，演習中對航空母艦可能未來戰爭產生的影響有了充分的認識。由于太平洋局勢的緊張，演習之后，參加演習的大部分艦只留在了珍珠港。

41年初，由于德國的狼群潛艇對大西洋的運輸線產生了重大威脅，“約克城”號與華盛頓號巡洋艦等護衛艦被派往大西洋加強大西洋的護航力量。

1941年4月到12月間，“約克城”號在東海岸和英國之間共往返了四次，并與德國潛艇有少量接觸。

1941年12月7日，太平洋戰爭爆發時，“約克城”號剛好完成一次護航在諾福克港補給。

太平洋艦隊戰列艦幾乎全部報銷，航母僅剩“企業”號、列克星頓號和薩拉托加號。為補充太平洋艦隊，“約克城”號于12月16日調往太平洋，并成為新的第17特混艦隊的旗艦，由弗萊切指揮。

1942年1月，17特混艦隊從圣迭哥出發駛往珍珠港。在珍珠港短暫休整后，1月25日，以“企業”號為中心的第8特混艦隊以及以“約克城”號為中心的第17特混艦隊駛離珍珠港，2月1日，兩只艦隊成功完成了美國海軍在太平洋的首次攻擊任務，襲擊馬紹爾-吉爾伯特群島。

盡管作為爭取戰略平衡的任務，這些襲擊對日軍造成的損失不大，但在1942年初黯淡的太平洋振奮了美軍士氣，在珍珠港許多水兵揮舞著包著繃帶的胳膊迎接兩只特混艦隊的歸來。

42年2月14日，“約克城”號再次離開珍珠港，并于3月6日與以列克星頓號為中心的第11特混艦隊在珊瑚海匯合，準備抑制RB聯合艦隊在新幾內亞島的行動，當時拉包爾、萊城和薩拉莫阿已被日軍占領。

3月10日，從“約克城”號和列克星頓號上起飛的共104架飛機轟炸了萊城和薩拉莫阿的設施和艦只，這些攻擊使日軍被迫推遲了在南太平洋的行動，直至聯合艦隊第5航戰隊返回特魯克，日軍才在繼續執行莫爾茲比港的登陸行動。

1942年5月1日，由弗萊切指揮的“約克城”號和列克星頓號進入珊瑚海，美國海軍決心阻止日軍在南太平洋的進攻，這一任務落在17特混艦隊和第11特混艦隊上。

5月7日，兩艦起飛的93架飛機擊沉了輕型護航航母祥鳳號。5月8日，在勢均力敵的情況下，“約克城”號和列克星頓號與聯合艦隊第5航空戰隊的翔鶴號和瑞鶴號進行了決斗。

列克星頓遭到襲擊后由于燃油爆炸而沉沒，“約克城”號也受到了損傷。同時翔鶴號也遭到重創，瑞鶴號嚴重減員。

珊瑚海海戰RB取得了戰術上的勝利，但美國取得了戰略的勝利，因為這阻止了RB在南太平洋的行動并使其第5航空戰隊不能參加隨后的中途島行動。

1942年5月27日，“約克城”號拖著10英里長的油膜返回珍珠港，經過3天不間斷的修理，5月30日約克城再次駛離珍珠港，與“企業”號、“大黃蜂”號一起執行成為太平洋戰爭轉折點的中途島任務。

6月4日，8時30分，17架無畏俯沖轟炸機、12架魚雷機和6架野貓戰斗機組成攻擊隊從“約克城”號上起飛。由于缺乏配合12架速度較慢的魚雷機中只有兩架返航，但17架俯沖轟炸機迅速擊沉了蒼龍號航母。

5日上午，一架RB巡洋艦上的水上偵察機發現了“約克城”號，6月6日下午，負責警戒的RB伊168號潛艇終于發現了“約克城”號，其發射的魚雷再次擊中“約克城”號并擊沉了護航的哈曼號。

隨夜晚的降臨，拯救約克城行動被迫終止，但“約克城”號沒能堅持到第二天天明，于6月7日5時30分傾覆沉沒，她的沉沒為中途島戰役留下了些許遺憾，但她在珊瑚海和中途島日美前兩次的航母交手中，發揮了不可替代的作用。

有關企業號，1941年12月2日，哈爾西率領“企業”號向威克島運送海軍陸戰隊的飛機。

12月7日，RB偷襲珍珠港之時，剛好是“企業”號按原計劃到達之日，只因航途中突然遇到狂風巨浪，只好改變航向，結果耽誤一天，逃過了厄運。在隨后劫機日海軍攻擊艦隊過程中，又與支援威克島登陸的RB第二航空戰隊蒼龍號飛龍號擦肩而過。隨后，“企業”號參與了一系列的尋求戰略平衡的襲擊任務。

42年2月1日，哈爾西率領“企業”號和“約克城”號襲擊中太平洋日基地馬紹爾群島和吉爾伯特群島。

當時南云忠一指揮的五航空戰隊4艘航母正在支援拉包爾登陸，得知馬紹爾群島遭襲擊后，立即高速向東追擊。追了一整天后，得到美國廣播“襲擊馬紹爾群島成功，艦隊返航”的消息后，才知追不上了。2月14日，“企業”號又襲擊RB占領的威克島。4月中旬，“企業”號為“大黃蜂”號護航，成功空襲東京。

42年6月2日，斯普魯恩斯率領“企業”號和“大黃蜂”號在中途島東北埋伏。6月4日晨，33架轟炸機、14架魚雷機和10架戰斗機于“企業”號起飛。

到達預定目標上空后，RB艦隊已北撤。“企業”號進攻編隊均向北搜索，但以缺乏配合的方式發動了進攻，戰斗機在高空一直沒有下來。

14架魚雷機在低空大部分被擊落，無一雷命中；但“企業”號的俯沖轟炸機卻得到了最好的機會，33架分4編隊向最大的兩個目標赤城號和加賀號俯沖，這兩艘航母的甲板上擺滿了正待起飛的戰機（其實許多參戰美飛行員事后回憶此兩艦甲板上并沒有飛機），最終使赤城號和加賀號沉沒，并重創了飛龍號。

42年7月，“企業”號又參加了瓜島的一系列海空戰，支援美軍兩棲登陸。