1941年12月,第五航空戰隊與第一航空戰隊(赤城號和加賀號)、第二航空戰隊(飛龍號和蒼龍號)航空戰隊共6艘航母參與珍珠港行動，這也是第五航空戰隊的首次任務。由於第五航空戰隊的飛行員訓練程度不如第一、二航空戰隊，所以從翔鶴號和瑞鶴號上起飛的飛機多數用來襲擊機場和制空。隨後，1942年1月，南雲中將帶領第一航空戰隊與第五航空戰隊參與東南亞外圍諸要地的攻擊，其中包括1月20－23日，空襲紐幾內亞俾斯麥群島的拉包爾基地。而後南雲艦隊向西橫掃了南太平洋至印度洋的整個海域。包括，2月19日空襲澳大利亞達爾文港、3月3協助戰領荷屬東印度，空襲了爪哇南岸芝拉扎港。
1942年4月，第一、五航空戰隊與第二航空戰隊匯合轉戰對印度洋，除加賀號外的其它襲擊珍珠港的5艘航母均在其中。4月5日，戰隊空襲了錫蘭灣英太平洋艦隊的科倫坡和亭可里蘭基地，在大和戰車之下消失就有英軍重巡洋艦多塞特郡號、康沃爾號和航母競技神號。
但實際上，珍珠港行動的後5個月中，日本海軍對一、二、五戰隊六艘航母的使用是“浪費的和不恰當的”（淵田美津雄），因為所攻擊的對象包括競技神號航母在內其戰略意義都不大，並且致使聯合艦隊最鋒利的矛偏離了其主要的目標美太平洋艦隊有近半年的時間。
從印度洋返航途中，第五航空戰隊受命支援莫爾茲比港的登入。1942年5月8日，在珊瑚海海戰中，第五航空戰隊擊沉美航母列剋星頓號、重創約克城號。對壘中翔鶴號也中了三顆炸彈嚴重受損，瑞鶴號雖沒有受損但嚴重減員，所以兩艦都沒有參加42年6月的中途戰役。
中途島後，翔鶴號和瑞鶴號就成了聯合艦隊的頂樑柱，並改稱第一航空戰隊。1942年8月在瓜島爭奪戰中，在東所羅門海，翔鶴號和瑞鶴號擊傷美航母企業號，42年10月的聖克魯斯海戰中，又擊沉美航母大黃蜂號。
進入1943年，太平洋的天平已完全逆轉。美國埃斯克斯級航母服役後，聯合艦隊的翔鶴號和瑞鶴號仍然在苦苦支撐，兩艦屢屢受創，但還劫數未到。1944年6月，在馬里亞納海空戰中，翔鶴號被美潛艇棘鰭號發射的魚雷擊中，隨後燃油爆炸，沉沒。1944年10月，在菲律賓戰役的恩加尼奧角海戰中，已是空有其表的瑞鶴號作為誘餌被美第3艦隊擊沉。
性能概況
最大排水量 33,200噸
飛行甲板 847'x97'
最大航速 34節
主 炮 5英寸×16
防空火炮 25mm×45，13.2mm×22
標準艦載機 零戰21架，99艦爆30架，97艦攻30架(1941)
標準艦員 1690人
