Simone小罗斯福在1933年就任美国总统后，海军造舰计划终于获得政治上的支持。首先，小罗斯福动用产业复兴法案（National Industrial Recovery Act）的资金，以援助失业造船工人为名，拨款建造两艘航空母舰及若干驱逐舰。这批资金无须经正常国会程序拨款，而约克城号及企业号则按照1932年的蓝本，在1934年5月及7月于纽波特纽斯造船厂开始建造。此时海军仍在飞行甲板长度、防空炮装备及位置等方面有所争辩，但到1934年11月已有定论。
1936年两艘约克城级下水，并分别在1937年及1938年服役。其时舰体主要性能如下： 舰体：长770呎，阔83呎2.5吋 飞行甲板：单层全通甲板，长809呎6吋，最阔109呎6.25吋 动力：9座锅炉连接4座1,000千瓦蒸汽轮机，提供120,000轴马力，装有4轴螺旋桨，航速约为32.5节至33节，另附2座200千瓦柴油轮机发电 舰搏敏基载机：1队战斗机队（F2F战斗机及F3F战斗机）、1队俯冲轰炸机队（BT轰炸机）、1队鱼雷轰炸机队（TBD轰炸机）及1队侦察机队（SBC轰炸机） 飞行设施：舰艏飞行基谨甲板2座弹射器，机库2弹射器，飞行甲板前后均设有拦截索；3座升降台 装甲：舰侧装设2.5-4吋装甲带，以抵挡6吋火炮；3层鱼雷防水壁，配合装甲带防止鱼雷攻击；水平装甲设于机库，以阻止炸弹贯穿到下层机房及武器库；飞行甲板由木板制造，不设装甲 舰炮：舰艏及舰艉各设有4门5吋/38单装火炮，分别置于左舷及右舷飞行甲板；舰岛前方及后方，各设有2门4联装1.1吋/75防空炮；舰体各处共有24挺0.5毫米勃朗宁机枪 火控系统：烟囱前后各装上1座Mk 33电动射控系统，指引舰艏及舰艉的5吋火炮 服役初期，约克城级的表现尚属满意。新舰的速度与载机量，均与列克星敦级相若，而舰体的转向更为灵活。5吋/38火炮是当时美国最新式的防空－水平两用舰炮，而其双联装版本亦为日后的埃塞克斯级航空母舰沿用。至于1.1吋防空炮，早在1934年已发现有卡弹及操作问题，而0.5毫米勃朗宁机枪的口径过小，无法有效击毁俯冲飞机。这些防空武器到战时陆续为新式装备取代。约克城级最致命的弱点仍在水下防御方面，而此情况更因动力系统的配置而恶化。约克城级的9座锅炉分成3列，全部排在前方，而轮机则在其后方。倘拿宽若约克城级遭鱼雷攻击，而在水线以下入水，海水只需淹没锅炉或轮机，便足以令全舰失去动力。
第二次世界大战爆发后，美国不再受裁军条约限制。海军可赶工建造多一艘航空母舰，以应付战争需要。由于时间紧迫，海军事务委员会只能提出沿用约克城级设计，但同时附带多项改良，特别是将新舰的锅炉与轮机交错配置，以减低风险。不过由于改动过多，新舰大黄蜂号最终只能建造新式舰岛以及延长舰艏，动力系统的问题未有解决。在中途岛海战及圣克鲁斯群岛海战，约克城号与大黄蜂号俱因鱼雷攻击而失去动力，无法离开战场而沉没。 约克城级在设计之时，雷达技术尚未成熟。1937年海军研发出首批舰用搜索雷达，并在1940年命名为CXAM，安装到多艘舰只。约克城号在1940年安装了CXAM雷达，而企业号则在1941年安装了CXAM-1型雷达。CXAM的准确度为300码，分辨率400码，一般可探测到16浬内的战列舰、12浬内的驱逐舰、70浬内10,000呎高的PBY水上飞机或50浬内同等高度的战斗机；而CXAM-1的准确度则提升为200码。由于CXAM雷达过于笨重，大黄蜂号在1941年服役时，安装了新式的SC雷达，但搜索距离却大幅下降，只可探测到10浬内的战列舰、3浬内的驱逐舰、30浬内的战斗机及25浬内的轰炸机。结果海军不久便拆除坐沉珍珠港的加利福尼亚号战列舰CXAM雷达，安装到大黄蜂号，将SC雷达留为备用。海军同时为大黄蜂号新设YE返航装置，配合两座雷达，引导舰载机返航降落。
约克城号与大黄蜂号均在1942年沉没，未有装上更多雷达及电子系统。企业号在1942年下半叶安装了SG雷达，用作水平搜索，其准确度为200码，分辨率400码，可侦察15浬内于500呎低空的轰炸机、22浬内的战列舰及15浬内的驱逐舰。企业号同时安装了SC-1型雷达，其搜索距离比SC雷达增加一倍，准确度提升至100码，分辨率则为500码。1943年企业号返国大修时，将CXAM-1雷达替换为新式SK雷达，搜索距离激增至100浬内10,000呎高空的中型轰炸机，准确度为100码，分辨率为900码。企业号同时加装了SM雷达，搜索距离为50浬内10,000呎高空的飞机，以及25浬内的战列舰，准确度为500至200码，分辨率200码。SM雷达是美军第一批战斗机调配雷达，要到此时美国航母才可有效调配战斗机拦截敌军飞机。连同额外增设的YG返航装置，以及IFF敌我辨识系统，企业号的雷达及电子设备可与1943年新服役的埃塞克斯级航空母舰相比。
战争末期，企业号将SC-1型雷达改为新型SR雷达，准确度为30至100码，分辨率500码，可探测110浬内10,000呎高空的轰炸机、75浬内同等高度的战斗机、以及25浬内500呎低空飞行的轰炸机。企业同时设有作战指挥系统的雏型，战时会派出载有远程雷达的TBM轰炸机，将其数据传返舰上处理分析。企业号亦在1945年安装了初期的电子干扰系统，可以干扰敌方无线电信号。
大黄蜂号的舰岛近照。1号为Mark 4火控雷达（FD火控雷达），其底座为Mark 37射控装置。约克城号与企业号起初只安装了Mark 33射控装置，其体积令辅助雷达难以安装，后来企业号亦更换为Mark 37。2号为YE返航装置，向友军舰载机发出无线电信号，引导返航。3号为SC雷达。起初SC雷达是用作升级CXAM及CXAM-1雷达，但其性能却强差人意。不久大黄蜂号便换回CXAM雷达。
CXAM雷达是海军第一代的舰用雷达。从突击者号的舰岛上，可看到CXAM雷达的庞大体积。
列克星敦号航空母舰 (CV-16)拥有企业号后期的雷达配置，可用作参考。由左至右顺序：4号是Mark 4火控雷达及Mark 37射控装置，10号为SM雷达，13号为SG雷达，21号为SK-1雷达（企业号仅装有SK雷达），23号则为SC雷达。 约克城级在服役之初，仍搭载战前的飞机款式，包括格鲁门公司的F2F战斗机及F3F战斗机、马丁公司的BM轰炸机（鱼雷－俯冲两用）及诺斯洛普公司的BT轰炸机（俯冲轰炸机）。约克城号与企业号在1941年换上F4F战斗机，并在1942年换上SBD轰炸机、TBD轰炸机及TBF轰炸机。较晚服役的大黄蜂号在1942年才换上F4F，并在服役之初使用SBC俯冲轰炸机及布利兹特航空公司（Brewster Aeronautical Corporation）的SBN轰炸机。
由于海军在1942年初尚未有完善的雷达系统，再加上海军承袭战前的攻击优先战术，约克城级初期俱以轰炸机为航空团核心。比如在中途岛海战，约克城号、企业号及大黄蜂号分别携带了75架、79架及79架飞机，三舰的航空团都是由1支战斗机小队（F4F）、1支鱼雷轰炸机小队（TBD）、1支俯冲轰炸机小队（SBD）及1支侦察机小队（SBD）组成。三舰的战斗机由21架至25架不等，至于俯冲轰炸机则有37架至38架，鱼雷轰炸机13架至15架。瓜岛战役开始后，残存的企业号及大黄蜂号陆续增加战斗机数量，并减少鱼雷轰炸机及俯冲轰炸机。1943年晚期，企业号换上F6F战斗机，到1944年中，企业号曾混合F6F及F4U战斗机，并换上SB2C轰炸机。此时企业号一般会携带超过34架战斗机、21至30架俯冲轰炸机及14至16架鱼雷轰炸机。1945年企业号改装为夜战航空母舰，其航空团专门负责晚间及破晓前的战机戒备。舰载机数量下降至53至61架，并且全由装设雷达的F6F及TBM组成。
约克城级的机库弹射器在战前已经发现效率低下，于1942年中途岛海战后拆除。企业号的舰艏降落设施也因鲜有使用，而在后来拆除。其他飞行设施则未有显著更动。 约克城级的1.1吋防空炮及0.5毫米勃朗宁机枪，在建成前有操作问题。1939年海军武备署（Bureau of Ordinance）已着手处理舰队防空炮落后问题，并在1940年开始生产波佛斯40毫米高射炮及奥利冈20毫米防空机炮，分别替换1.1吋炮及勃朗宁机枪。1941年建成的大黄蜂号，已将24挺勃朗宁全数更换为单装20毫米防空机炮；而约克城号在珍珠港事件后于美国东岸更换，然后赶往太平洋；至于企业号则在空袭东京前夕，一次过安装了32挺单装20毫米防空机炮，使她的防空火力较同级舰为优。至于波佛斯炮则在圣克鲁斯群岛战役前安装到企业号及其护航舰南达科他号，是企业号得以悻存的其一原因。圣克鲁斯战后，大黄蜂号亦告沉没，而企业号则忙于战事而无暇维修。1943年后海军乘企业号返国大修之机，开始大幅加装防空炮。到1945年，企业号的防空武器已增为11门4联装波佛斯炮、5门双联装波佛斯炮及16挺双联装20毫米防空机炮。
在射控系统方面，约克城号与企业号服役之初，均装有两座Mark 33。Mark 33是专门为5吋/38炮而设计，相比起上一代手动操作的Mark 19及Mark 28，Mark 33完全以电力运作，以电脑测量距离，可更有效测出飞机的距离及高度。大黄蜂号因较晚服役，故此安装了较新的Mark 37射控装置，其体积较Mark 33为大，可容纳更大的电脑，以提升效能。更有甚者，Mark 37的电脑及支撑点都在射控装置下方的甲板，而非装置内部，使系统有充足空间升级，安装新式雷达辅助。
Mark 33及Mark 37均可安装辅助火控雷达。1942年美国预备将第一代防空－水平两用舰炮的FD火控雷达（Mark 4），安装到约克城号及企业号，然而约克城号在中途岛海战沉没，企业号则在稍后装上两座，辅助Mark 33引导5吋炮射击。大黄蜂号则在试航时已经装上。FD雷达可侦察12,000码内5吋炮弹落点，探测到40,000码内的轰炸机、30,000码内的战列舰、20,000码内的驱逐舰及12,000码内浮上水面的潜艇，准确度为40码，分辨率400码。1943年企业号返国大修时，将Mark 33系统升级为Mark 37。当企业号在1945年因自杀飞机受创而返国维修时，则将FD雷达换上新产品Mark12/22火控雷达，但对即将退役的企业号执勤没有影响。
最后，约克城级的防空武器亦有另一套射控装置。起初，约克城级三舰的1.1吋防空炮及勃朗宁机枪，都只能以准星及曳光弹瞄准。1941年三舰安装了Mark 44射控装置，但实际上装置只是由光学目测镜组成，防空武器仍然全由人手瞄准。到1943年，企业号安装了Mark 51射控装置，辅以Mark 14瞄准具。后者由两个陀螺仪组成，配合简单电脑运算，以计算出合适的射击角度及距离，分别用于波佛斯炮及20毫米机炮。
企业号的4联座1.1吋防空炮。1.1吋防空炮上的光学目测镜，正是Mark 44射控装置。
1942年，约克城号将部分勃朗宁机枪换为20毫米机炮。
企业号的单装5吋/38火炮。 约克城号及大黄蜂号均因战损，而没有获得适切的改装。至于企业号在1943年返国大修时，则按照战时经验作出多项改动。首先，企业号在舰体两侧加设6呎鱼雷水泡，加强水下防御之余，又可提供额外浮力，应付日益增加的舰体吨位。设计时约克城级的满载排水量约为23,000吨左右，但战时新增的防空炮、雷达及各种飞机武器，使舰体实际排水量节节上升。1942年企业号的满载排水量超过26,000吨，到1944年已达29,000吨，而1945年更上升至32,000吨。水泡亦可令舰体航行更为稳定。
大修期间，美军的抢修管理经验亦有长进。企业号的燃料库于1943年改为马鞍状设计，先设立一大型中央燃料库，再在其外围建造小型的储存库，以马鞍状将之包围，而马鞍状储存库外再以同样方法建造隔壁。此法可减低油库受攻击后大量泄漏的危机。企业号的通风系统、救火设施、飞机油站也于同时再作改良。
最后在外观方面，战前的约克城号及企业号都涂上灰色。为方便演习时识别，约克城号仿效萨拉托加号的做法，在烟囱上涂上黑色英文字母Y，而两舰的飞行甲板则分别写上YKTN及EN。战争爆发后，各舰将所要显著的标记删除，并换上迷彩。1942年初，三舰均涂上了第12号迷彩，其大体布置为：水线至机库甲板下涂上海军蓝，机库甲板至舰岛之间为海洋灰（Ocean gray），舰岛为阴霾灰（Haze gray），飞行甲板为甲板蓝（Deck blue）。各舰迷彩的分划界线并不一致，其中大黄蜂号便采用了改良的12号迷彩，连舰岛亦有混合海洋灰及阴霾灰两种颜色。这种迷彩可有效迷惑水面军舰的目测，却对避开飞机侦察无甚帮助。1943年企业号返国维修后，换上了第21号迷彩，全舰均涂上海军蓝（有蓝色幽灵之称的新列克星敦号亦采此法）。到1944年企业号再更换为第33号迷彩，舰体侧面混合了浅灰（Light gray）及海洋灰。至于舰体平面与甲板，则由甲板蓝及海洋灰组成。新迷彩的目标，在于迷惑潜艇及飞机计算舰体航速，而非避过侦察。1945战争结束后，企业号换回第21号全身海军蓝迷彩，并将舷号6以白色油漆画于飞行甲板，参与纽约海军节的庆祝活动。
