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  1982年3月13日卡爾文森號正式服役並出海進行試航,並於1983年3月1日抵達位於加州的阿拉米達海軍航空基地。在其服役的生涯中,它得到了許多的綽號,例如「Chucky Vee」、「Battlestar」或「Gold Eagle」.  在1984年10月14日首次前往西太平洋執行任務前,卡爾文森號參加了1984年環太平洋聯合軍事演習(RIMPAC 84),並在之後的1985年1月至4月間連續在印度洋海域連續執行勤務達107日。同年,卡爾文森號上的F-14/A型雄貓式戰機還參與了影片《壯志凌雲》的拍攝。  在1986年5月和6月,卡爾文森號參與了包括1986年環太平洋聯合軍事演習在內的多次軍事演習。同年8月12日它出海執行第二次海外任務,成為第一艘在白令海執行任務的美國航空母艦。  1987年1月,在印度洋和北阿拉伯海執行了多次任務後,卡爾文森號接到返回母港阿拉米達的命令,在返航途中它又再一次穿越了白令海。  1988年卡爾文森號第四次執行海外任務,目的地是波斯灣地區,在當地海域為懸掛美國旗幟的油輪護航,並在同年12月16日安全返回母港。  1989年9月18日卡爾文森號出海參加1989年太平洋演習(PacEx 89),這是在第二次世界大戰後的承平時期裡,規模最大的一次軍事演習。在整個演習期間,卡爾文森號遊弋在白令海和阿留申群島之間,指揮一個由三艘航空母艦所組成的航空母艦戰鬥群,以模擬應付發生在日本海和太平洋上的戰鬥任務。

  1990年2月日卡爾文森號出海第五次執行任務,並於同年7月31日安全返回母港。  1994年2月17日,卡爾文森號駛往波斯灣以支援稱為「南方守望」的軍事行動。同年8月5日在卡爾文森號上舉行了太平洋艦隊司令官交接儀式,並於8月17日返回母港。  從1995年8月26日至9月3日,卡爾文森號參加了「Ke Koa」軍事演習。同時在艦上舉行了二戰太平洋戰場結束的紀念儀式,在儀式期間,美國總統克林頓在夏威夷檢閱了該艦。作為紀念儀式的一部分,12架二戰時期的舊型軍機實際在卡爾文森號進行了起飛示範。  1996年5月14日卡爾文森號出海進行第七次的海外任務,目的地是波斯灣以支援「南方守望」行動和「沙漠進攻」(Operation Desert Strike)行動,並在11月14日返回母港之前參加了「粗糙鸚鵡螺」(Rugged Nautilus)軍事演習。  由於阿拉米達海軍航空站(Naval Air Station Alameda)預計要在1997年時關閉,1996年末至1997年初期間,卡爾文森號的母港轉移至位於華盛頓州的布雷默頓(Bremerton)軍港。在離港前往波斯灣前,卡爾文森號參加了RIMPAC 98軍事演習。在抵達波斯灣後,它於1998年12月19日發動空襲以支援「沙漠之狐行動」和「南方守望行動」,空襲一直持續到1999年3月。1999年7月,卡爾文森號在普吉灣海軍船塢(Puget Sound Naval Shipyard)進行為期11個月的乾塢維修。趁著這次大修之際美國海軍投入了2億3千萬美元升級艦上的裝置,而改裝後的暖車試航則一直持續到2000年時才告一段落。

  2001年1月到6月,卡爾文森號為準備執行第12次的海外部署,接受了嚴格的訓練,2001年7月23日它駛離布雷默頓軍港前往波斯灣以支援「南方守望」行動,但9月11日的恐怖攻擊卻突然改變了卡爾文森號的任務。為了對美國本土遭襲作出快速反應,原本是在印度洋上巡弋的該艦,接到命令改變航向駛往北阿拉伯海。2001年10月7日,它在「持久自由行動」中率先發動空襲,而在此後長達72天的反恐戰爭中,卡爾文森號上搭載的第十一艦載機聯隊(CVW-11)出擊超過4000架次。同年12月中旬,卡爾文森號在返航的途中順訪了長崎軍港,並在抵達本土之前在新加坡度過了聖誕節。來年的4月改建進行了維修,並在9月份出海進行修整後的試航。  2003年1月卡爾文森號本來應該接受為期一個月的飛行甲板考核,但卻為了要參與「伊拉克自由行動」而延長值勤的時間。該艦在出海執行了長達九個月的任務後,終於返回母港。從2003年1月到9月,卡爾文森號曾造訪泊靠過包括夏威夷、關島、韓國、日本、澳大利亞、香港和新加坡在內,位於亞太地區的港口或國家。  因為該艦參與的軍事行動,卡爾文森號在2004年獲得了瑪喬麗‧斯特雷特戰艦基金獎(Marjorie Sterett Battleship Fund Award),以表彰美國太平洋艦隊中最具戰鬥精神的軍艦。  2005年1月,卡爾文森號最後一次駛離布雷默頓軍港。在2005年1月到8月間它進行了環繞世界(World Cruise)活動,其中包含數個月位於波斯灣地區支援伊拉克自由行動的行程。此次航行的重點包括停靠造訪新加坡、關島、巴林、阿聯酋、希臘羅德和葡萄牙里斯本等港口。2005年環繞世界之旅的另一個重點是移防至該艦的新母港,弗吉尼亞州諾福克。在進港後卡爾文森號開始接受補給與綜合檢修工程(Refueling and Complex Overhaul,RCOH),工作專案中包括替船上的兩具核子反應爐更換補充燃料棒。卡爾文森號預計要到2009年時才會重返大洋執行勤務。

  2010年11月30日,卡爾文森號航母載著第十七艦載機大隊,率領著驅逐艦一中隊,離開聖地亞哥北島軍港。它們先在加州外海進行了為期三個星期的合成訓練演習(COMPTUEX)。美國海軍艦載部隊司令於演習後期登上卡爾文森號視察。12月31日,卡爾文森號船隊抵達美國海軍第七艦隊所屬轄區,即西太平洋地區進入部署。此時,喬治華盛頓號航母正在日本橫須賀母港進行例行的保養和整修。  2011年1月11至14日,卡爾文森號抵達韓國軍港釜山。在釜山訪問的前後,卡爾文森號艦隊分別和日本海上自衛隊和韓國海軍在東海進行了聯合演習。1月19至20日,航空母艦艦隊和新加坡海軍在南中國海域舉行了聯合演習。1月22日,卡爾文森號到達馬來西亞吉隆坡,官兵上岸休假,並進行了一些社群服務活動。1月26日,卡爾文森號離開吉隆坡港,隨即和馬來西亞皇家海軍在馬六甲海峽舉行了演習。1月28日,卡爾文森號抵達孟加拉灣。1月29日,抵達印度洋,1月31日,抵達阿拉伯海。它將代替林肯號繼續在海灣地區執行任務(林肯號於2010年9月11日由聖地亞哥出發部署)。2月2日,隨行的導彈巡洋艦艦邦克山號和屬林肯號艦隊的Momsen號導彈驅逐艦制止了一起發生在阿曼灣的海盜事件,摧毀了海盜船而無傷及其人員。2月4日,一個士兵不慎落海,隨後由艦上直升機救出。2月16日,剛剛獲得美式足球超級盃的綠灣包裝者隊訪問了卡爾文森號。3月11日,本次部署的日程過半,官兵在甲板上開了一個盛大的party,以示慶祝。3月20日,卡爾文森航母司令官布魯斯林希訪問了也正在阿拉伯海部署的美國海軍企業號航空母艦。4月1日,美國第五艦隊司令馬克法克斯海軍中將訪問了卡爾文森號。5月2日,被美國海軍海豹特種部隊擊斃的伊斯蘭極端主義恐怖組織的領導人拉登的屍體被運到正在北阿拉伯海的卡爾文森號航母上,在進行了符合伊斯蘭教教義的海葬儀式後,拉登屍體裹著白布被投入阿拉伯海中。5月7日,卡爾文森號結束在中東的部署開始回航,由里根號航母繼續執行在中東的任務。5月14日,在卡爾文森號即將在菲律賓馬尼拉靠岸的前一天,菲律賓總統阿奇諾在美國駐菲律賓大使和其他菲律賓政府高官的陪同下,訪問了卡爾文森號航空母艦。5月15日,卡爾文森號抵達馬尼拉訪問。5月22日,卡爾文森號抵達香港補給及訪問。5月28日,為了避開臺風,卡爾文森號繞道位於菲律賓群島中部的蘇里高海峽回到太平洋,蘇里高海峽是美日海軍在二戰時發生激烈海戰的地方。5月31日,卡爾文森號進行了觀眾未知的空中武力展示。6月4日,卡爾文森號越過國際日期變更線回到東太平洋,6月7日,抵達夏威夷珍珠港,本次例行部署接近尾聲。此時,即將加入美國太平洋艦隊所屬航母例行輪流部署行列的新一艘航空母艦斯坦尼斯號正在南加州外海做最後的演習準備。6月10日,卡爾文森號離開夏威夷,隨行的還有約900名參加老虎遊輪旅行的卡爾文森家屬。6月15日上午,卡爾文森號返抵加州聖地亞哥北島軍港。  2011年11月11日退伍軍人節,卡爾文森號甲板上舉辦了一場美國大學籃球賽,有北卡羅來納大學對密歇根州立大學隊,美國總統奧巴馬和夫人觀看了球賽。  2011年11月30日,卡爾文森號再次啟程赴西太平洋和中東執行例行部署。12月27日抵達香港訪問,後赴印度洋。2011年1月9日,正值美國和伊朗關係緊張之際,卡爾文森號抵達中東地區,預計將接替斯坦尼斯號。卡爾文森號是否不顧伊朗的警告穿越霍爾木茲海峽進入波斯灣,將備受關注。  2017年1月,常駐日本的隆納·雷根號航空母艦進入短期維修狀態,由卡爾文森號擔綱,第三艦隊派出一支航母艦隊赴西太平洋執行既定任務,與以前不同是,這次整個航母艦隊在東亞、東南亞執行任務時,仍將由總部位於聖地亞哥的第三艦隊直接指揮,而不是由交給總部位於橫須賀港的第七艦隊。其航母戰鬥群中包括提康德羅加級導彈巡洋艦尚普蘭湖號,阿利·伯克級驅逐艦韋恩·E·邁耶號及邁克爾·墨菲號。1月中旬,在夏威夷海域,卡爾文森號航母艦隊進行了為期4天的反潛演習。2月中旬,卡爾文森號航母艦隊停靠關島進行了4天訪問。2月18日,卡爾文森豪航母艦隊穿越呂宋海峽進入南中國海活動。3月3日,包括路透社、合眾社在內的媒體記者參觀了卡爾文森號並從艦上發出了報道。3月4日,美國駐菲律賓大使,菲律賓政府國防部長、財政部長和司法部長登上卡爾文森號參觀。3月6-10日,正當朝鮮半島局勢緊張和中韓為部署薩德戰區高空防禦導彈起爭執之際,卡爾文森號航母艦隊突然出現在東海,和日本海上自衛隊的兩艘軍艦舉行了為期五天的聯合海上演習。3月11日,在朝鮮半島以東海域,韓國知名人士和議會成員參觀了的卡爾文森號,3月12日,駐韓美軍司令、韓軍參謀長聯席會議主席等登艦視察。3月15日,卡爾文森號抵達韓國釜山港。3月22日,卡爾文森號離開釜山開始參加Foal Eagle演習,當日,韓軍海陸軍高階官員登艦參觀,之後卡爾文森號又和日艦在東海舉行聯合演習,然後於3月30日再次南下回到南中國海。4月4日,卡爾文森號航母艦隊抵達新加坡訪問。4月8日,一美國官員透露卡爾文森號離開新加坡後將再次返回朝鮮半島。4月9日,美國海軍第三艦隊釋出訊息稱,太平洋艦隊司令指令卡爾文森艦隊取消訪問澳大利亞港口的計劃,轉而北上繼續留在西太平洋。白宮發言人和國防部長則稱,卡爾文森號北上是為了宣示武力,為此向朝鮮政府施壓,確保朝鮮半島的安全。事實上,卡爾文森號航母艦隊離開新加坡後並沒有直接北上,而是南下和澳大利亞海軍舉行了聯合演習,只是演習縮小了規模。4月15日被美國媒體發現,引起軒然大波。4月23日艦隊經菲律賓海時和日本海上自衛隊的軍艦會合,一邊演習,一邊北上,29日一同抵達朝鮮半島海域,5月3日起,在日本海和韓國海軍舉行聯合演習。5月31日起,剛剛完成短期維修的隆納·雷根號航空母艦也進入日本海,兩隻航母艦隊和日本海上自衛隊的軍艦進行聯合演習。6月2日,卡爾文森號離開日本海,6月14日,抵達夏威夷,2017的東亞部署接近尾聲,6月23日,艦隊回到聖地亞哥。

  

  傳統上,美國海軍以仍健在的人物來命名艦隻的情況並不多見,但是在20世紀後期起這種現象越來越普遍。除了卡爾文森號外,其後續打造的同級姊妹艦史坦尼斯號(前美國參議員約翰·史坦尼斯)、雷根號(前美國總統羅納德·雷根)、布什號(前美國總統喬治·H·W·布什)都是依循此例命名。而除了上述幾艘航空母艦外,許多美國海軍其他型別的軍艦或非戰鬥支援艦,包括瑞克奧威號攻擊潛艇(USS Hyman G. Rickover SSN-709,名稱承襲自前美國海軍上將海曼·瑞克奧威)、阿利·伯克號驅逐艦(USS Arleigh Burke DDG-51,名稱承襲自前美國海軍上將阿利·伯克)、霍普號車輛運輸艦(USNS Bob Hope T-AKR-300,名稱承襲自美國喜劇演員鮑勃·霍普)、尼茲號導彈驅逐艦(USS Nitze DDG-94,名稱承襲自前美國海軍部長保羅·尼茲)與卡特號攻擊潛艇(USS Jimmy Carter SSN-23,名稱承襲自前美國總統吉米·卡特)等,都是較晚期下水、使用在世者作為船隻命名的例子。
卡爾文森號航空母艦(USS Carl Vinson CVN-70)是一艘美國海軍尼米茲級核動力航空母艦,也是十艘同級艦中的三號艦。1980年正式下水的卡爾文森號是美國海軍第一艘新船下水時,其命名由來的主人公還在世的航空母艦。卡爾·文森是來自佐治亞州的知名眾議員,長年擔任眾議院軍事委員會(House Committee on Armed Services)以及其前身之一的海軍委員會之主席,達25年之久。他也是最早洞悉核動力航空母艦對未來海權擴張的重要性,因此積極推動此類船艦建造的重要推手。為了紀念文森眾議員對於美國海軍的貢獻,軍方特地將新建造的航空母艦以他為名,也使得他成為第一位非歷屆美國總統或軍事將領身份但卻能獲得如此殊榮的人。