航母上的水手们看惯了翼展只有“海王星”一半的轰炸机，看到这两架飞机感觉就像是巨大的史前怪物。当天夜间，“珊瑚海”号驶入大西洋，同时机械师对飞机进行维护并补充了燃料。第二天早晨7时16分，“珊瑚海”号在弗吉尼亚近海以28节的速度逆风行驶，风速为4节。戴维斯海军中校把第一架“海王星”的油门一推到底，飞机向前行驶，8个火箭助推器开始点火。在浓密的尾烟中，P2V-2很快升入空中。数分钟过后，约翰·P·惠特里中校驾驶第2架“海王星”同样飞入空中。
美国海军很快将航母上的试飞发展成拥有实际作战能力的计划。作为临时的重型轰炸机，海军定购了12架舰载的、可以携带核武器的“海王星”，编号为P2V-3C。这些飞机配备了适用于高温、高原条件下的活塞发动机以及容量为4400加仑（16654升）的油箱，这个容量几乎是标准P2V-3的两倍。为了减轻结构重量并保证能够安装相应的火控雷达及天线罩，机身背部和前端的炮塔都被去掉，只保留了尾部的双管20毫米机炮用于防御。AN/APA-5轰炸瞄准系统被改装成用于高空轰炸的AN/APS-31。宽大的机腹弹舱适于携带一颗“小男孩”或后来的MKⅧ原子弹。
截至1949年1月，所有12架经过特殊设计的P2V-3C“海王星”都已交付给1948年9月9日成立的VC-5中队。从陆上基地进行了大量的起飞练习之后，1949年3月4日，该中队的3架“海王星”被吊装到“珊瑚海”号上。3天后，在弗吉尼亚海角外的近海，“海王星”在火箭助推器的帮助下起飞升空。VC-5中队队长约翰·T·海沃德上校驾驶总重为33611千克、携带一枚4536千克重的原子弹模型的第一架飞机。其余“海王星”分别重29483千克和24948千克。第二架和第三架P2V-3C飞到了附近机场，而海沃德上校的“海王星”飞越了北美大陆，将模型弹投放到西海岸，然后又飞越美国上空，降落在帕图科森特河航空站。该飞机连续飞行了约23个小时、7241千米。
这次飞行表明总重约33600千克的飞机可以从“中途岛”级航母上起飞，向远在3540千米之外的目标投掷核弹，完成任务后可在陆地机场着陆，或在舰艇旁水上迫降。尽管如此，美国海军离拥有实用的基于航母的核打击能力仍然很远。
1949年3月至6月间，“海王星”又从“中途岛”级航母上进行了20次起飞。1949年9月26日，海军在大西洋海岸向若干名陆军、空军和国防部的高级官员进行了一场海军力量的展示。当国防部长路易斯·约翰逊、空军部长斯图尔特·W·萨明顿、参谋长联席会议主席奥马尔·N·布雷德利将军、出版商威廉·伦道夫·赫斯特爬进停在“中途岛”号甲板上的一架P2V-3C时，演练达到了高潮。海沃德上校坐到机长的位置上，国防部长约翰逊坐在副驾驶的位置上，其他人员也都在飞机上坐好。虽然“海王星”的翼尖距离“中途岛”号的岛式上层建筑仅有几英尺的距离，但飞行员还是将他们高贵的乘客们送回到了华盛顿。
翼展接近“中途岛”级飞行甲板总宽的P2V-3起飞场面，真是惊心动魄
“海王星”从“中途岛”号上进行的更有意义的一次飞行是在1949年10月5日。当该舰在西大西洋行驶时，艾施华斯中校驾机起飞，先飞到巴拿马运河区，然后向北到得克萨斯州的科珀斯克里斯蒂，最后降落在加利福尼亚州的圣迭戈。这次飞行，在仅26个小时之内便跨越了7852千米，创造了模拟航母攻击的新纪录。美国海军于1950年2月7日—9日进行了一次更长的飞行。一架P2V-3C在托马斯·鲁宾逊机组的驾驶下，从佛罗里达州近海的“富兰克林·罗斯福”号上起飞，先到达巴拿马然后继续飞到旧金山，在26小时内共飞行了8142千米。
所有3艘“中途岛”级航母的飞行甲板都被加固用来运行满载的“海王星”，其弹药舱也被改装用于存放和组装核武器。“珊瑚海”号是第一艘被改装成可以使用核武器的航母，这项工作在1950年3月完成。然后该航母来到附近的诺福克海军基地，并搭载一架P2V-3C。1950年4月20日—21日的晚上，在“珊瑚海”号上组装了一颗没有安装某些关键组件的MKⅧ枪式（铀）原子弹。该弹随后被装载到“海王星”上。早晨7时30分，在罗伯特·C·斯塔奇中校的驾驶下，第一架带有核武器的飞机，终于从航空母舰上腾空而起。
P2V可以从航母上起飞，但不能在航母上着舰。为了解决P2V的着舰问题，洛克希德公司和海沃德分别进行了机场拦阻试验。海沃德在帕图森河海军航空站完成了128次短场着陆，并在“富兰克林·罗斯福”号航母上完成了低空通场和接舰复飞，但没有实际进行拦阻着舰。海沃德建议到舰艇上进行拦阻降落，“这是很可行的……而且我毫不犹豫地告诉谢尔曼上将和拉福特上将，他们想让我进行多少次舰上降落都可以”。但是在航母上降落没有被批准，这个建议很快被AJ-1“野人”的出现淹没了。
P2V从“富兰克林·罗斯福”号航母上起飞
航母上的“天狮星”
1945年，美国军队在法国森林中缴获了纳粹德国的V-1巡航导弹后，立即将其运回美国进行试验。当时，美国陆军和海军的最大兴趣是将这种世界上第一种巡航导弹用于轰击日本境内的纵深目标。按照美国的生产能力，可以在1945年中后期使这种巡航导弹的月产量达到3000枚。当美军的试验还在进行时，日本已经投降，所有新生产的V-1导弹都没有派上用场。尽管美国版本的V-1导弹没有赶上世界大战，但美国军方经过多次试验，决定把V-1导弹作为战后第一种巡航导弹“潜鸟”的原型弹而继续发展。美国之所以一开始就非常重视舰载巡航导弹，是因为当时导弹370千米的射程不能满足从美国本土打到潜在敌国领土的要求，因此必须部署在海军舰艇上面或海外基地。因海外基地地理局限性，潜艇和水面舰艇就成了最佳发射平台。
飞行甲板上的SSM-N-8“天狮星”
最初，响应美国海军巡航导弹计划的设计方案可谓千奇百怪，甚至出现了使用活塞螺旋桨发动机的情况，但只有SSM-N-2“海神”和SSM-N-8“天狮星”两种型号入选。经过在航空母舰和其他舰艇上的多次发射试验后，凌·特姆科·沃特（LTV）公司研制的“天狮星”Ⅰ型巡航导弹胜出并定型投产。
“普林斯顿”号航母在进行“天狮星”Ⅰ型巡航导弹发射试验
在美国海军准备研制巡航导弹之前，沃特公司通过为海军研制F6U舰载战斗机积累了喷气式飞机的设计经验。因此，该公司将“天狮星”导弹设计成现代喷气式无人驾驶飞机的模样。导弹采用弹头进气、后掠式中单翼、单垂尾的气动布局，翼展6.4米，长10米，安装一台J33涡喷发动机，飞行速度0.9马赫，射程925千米，能够携带常规弹头或MkⅦ型核弹头。由于该弹采用涡喷发动机，性能远比采用脉冲喷气发动机的V-1稳定可靠。
这种导弹可由发射舰、其他舰艇或飞机来引导，以攻击移动目标，并能够避免被敌人的防空力量发现。美国海军最初打算在水面舰艇和潜艇上都装备这种巡航导弹，但考虑到除航空母舰战斗群外的水面舰艇难以进入敌对国家外海800千米范围。因此，决定在10艘“埃塞克斯”级航空母舰，部分巡洋舰、驱逐舰和两艘潜艇上装备该型巡航导弹。“天狮星”Ⅰ型巡航导弹在航空母舰上的发射方式包括零长发射和弹射两种。零长发射是防空导弹、反舰导弹等战术导弹常见的一种发射方式。在倾斜的发射装置上，导弹借助助推火箭升空，待导弹升空后，助推火箭即被抛掉。在20世纪五六十年代，零长发射也是某些战斗机的应急起飞方式。“天狮星”Ⅰ导弹在潜艇、巡洋舰、航空母舰等舰艇上采用这种发射方式。弹射起飞是将放置在起飞车上的“天狮星”Ⅰ型导弹，通过航母上的蒸汽弹射器将其送入空中的起飞方式。
1952年1月，美国海军在“普林斯顿”号航母上进行了一次“天狮星”Ⅰ型巡航导弹的发射试验。CV-37“普林斯顿”号航空母舰系“埃塞克斯”级航母的19号舰，是“埃塞克斯”级的加长型（或称“提康德罗加”级）。1959年，“普林斯顿”号再重编为两栖攻击舰，舷号改为LPH-5，专门搭载美国海军陆战队的直升机。“普林斯顿”号在退役前夕参与了“阿波罗”计划，并回收了“阿波罗”10号登月舱。
“汉考克”号航母发射“天狮星”导弹 20世纪50年代，有5艘经过改造的“埃塞克斯”级航母装备了“天狮星”Ⅰ型巡航导弹，它们是“汉考克”号、“莱克星敦”号、“伦道夫”号、“香格里拉”号和“提康德罗加”号。此外，较大型的“富兰克林·罗斯福”号、“福莱斯特”号“萨拉托加”号，以及“突击者”号航母也装备了这种导弹。
不久，美国航母开始逐渐停止使用“天狮星”Ⅰ巡航导弹，但其潜射型直到1965年才停止使用。尽管美国海军后来研制了射程更远、速度更快的“天狮星”Ⅱ型巡航导弹，但由于技战术性能更好的“北极星”潜射弹道导弹及其发射平台“乔治·华盛顿”级弹道导弹核潜艇于1959年底服役，“天狮星”巡航导弹便走向末途。
在所有美国航母上的匆匆过客当中，“天狮星”Ⅰ型是唯一在美国航空母舰上正式服役的巡航导弹，但在航空母舰百年发展史中，其在航母上的时间依然不长。尽管“天狮星”最终没有长期列装航空母舰，但并未影响日后巡航导弹列装水面舰艇及潜艇。以后，美国海军也没有让航空母舰搭载巡航导弹，而是将舰载飞机作为航母唯一的武器投送平台。
间谍气球和探空火箭
1958年夏，美国空军开始发射被称为WS-461L“大熔炉”的侦察气球。其中一部分气球是借助当时最新发现的由西向东的环流飞向苏联的。这股快速移动的环流高度很大，气球被发现的机会变得很小，被识别和击落的可能性也几乎为零。
携带照相机的气球从位于白令海的“卡萨布兰卡”级护航航母“温丹湾”号上起飞。从7月2—14日期间，在航母上的空军分遣队在水兵的帮助下，共发射了9只气球，其中一个由于故障在起飞后不久就坠落海中。之后，“温丹湾”号航母又发射了几个气球并返回港口。这9只携带摄像机的气球是美国最后发射的此类间谍飞行物，之后被U-2侦察机所取代。
“福吉谷”号航母释放探空气球
航空母舰除释放侦察气球进行间谍活动外，还被用来投放用于科学研究的气球。1960年1月31日，在“天钩”行动中，隶属于“埃塞克斯”级的CV-45“福吉谷”号航母，就在其甲板上释放了3只28.3万立方米的探空气球，依赖携带的专用设备，用于在29～36千米的高空测量宇宙射线的辐射情况。
1964年10月，“博格”级护航航母“克罗坦”号改为美国国家航空航天局（NASA）试验舰。该舰是在美国海军军事海运局（MATS）的支持下由平民船员驾驶，由NASA用作高层大气探测火箭的远洋发射平台。该航母进行了大范围的改装，在飞行甲板上安装了一系列的天线和火箭发射装置，在飞行甲板和机库内可以停放各种遥感探测和控制车辆。
改为美国国家航空航天局（NASA）试验舰的“克罗坦”号护航航母
1965年3月8日-4月22日期间，在沿南美西海岸航行的“克罗坦”号航母上共发射了77枚“耐基·凯俊”、“耐基·阿帕奇”和小型“阿卡斯”气象探测火箭。试验目的是判定上层大气电离层在太阳黑子最少时的状态，特别是所谓的赤道电射流。
“克罗坦”号航母夜间发射探测火箭
C-130上舰
在1964年之前，来往于美国航母与后方基地的舰载运输机（COD）还是安装两台活塞发动机的C-1“贸易者”。该机由S-2反潜机发展而来，不仅速度慢，航程与载重量也不大。为了改变这种局面，美国海军及海军陆战队突发奇想，准备在航空母舰上验证装备空军不久的四发的C-130“大力神”中型运输机上舰的可行性。
与现役的舰载机相比，C-130运输机可称得上是庞然大物，为了保证该机能够在航空母舰上起降，美国海军专门抽调了当时最大的航空母舰“福莱斯特”号。它的飞行甲板的长度和宽度允许翼展较大的C-130安全起降。如果换做其他航母，则不可能保证C-130能够安全起降。
在“福莱斯特”号航母上试飞的KC-130F
1963年秋天，一架海军陆战队的KC-130F在“福莱斯特”号航母上进行了一系列的航母评估飞行。10月30日，“大力神”共进行了44次低空通场，最后进行了16次接舰复飞。飞行测试之后一星期，由詹姆斯•弗拉特利上尉驾驶的KC-130F在“福莱斯特”号航母上进行了3次接舰复飞和4次完整的起飞和着舰。当时飞机的最大起飞重量为41761千克，没有使用阻拦装置。为了完成这一任务，弗拉特利上尉在KC-130F即将降落时让螺旋桨反向旋转，飞机在甲板上仅仅滑行了101米便停了下来。11月21-22日，在“福莱斯特”号航母上进行了最后阶段的测试，KC-130F进行了7次接舰复飞和17次完整的起飞和着舰。在这些测试中，飞机的最大重量达到了54470千克。此次试飞，使C-130成为在航空母舰上起降过的最大、最重的飞机。
在整个试飞过程中，美国海军与海军陆战队充分利用涡桨飞机起降性能好的优势，借助C-130出色的增升装置，仅仅依靠四台涡桨发动机，而没有使用火箭助推器，就顺利完成了试飞任务。尽管KC-130F在航母上的试飞取得了喜人成就，但在一艘大型航母上进行这样的操作并不实际。首先，弗拉特利上尉是海军顶尖飞行员之一。其次，飞行是在白天海面相对平静的条件下进行的。第三，着舰后的飞机占据了大面积的甲板空间，如果出现了机械故障不能起飞，那一处甲板空间就得一直被占据，直到修复或者将其转移到其他船舰上。另外，尽管该机是上单翼飞机，但主轮距过小，不利于在航母上安全降落。
KC-130起飞瞬间