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  早於1930年代,日本「丸二計劃」建造的蒼龍號與飛龍號便是設計成有同時搭載火炮與艦載機的航空戰艦,但設計過程便發現這樣的要求行不通,因此兩艦被轉為專職的航空母艦,而航空戰艦的開發也就此暫停。直到1942年第二次世界大戰中途島海戰後大日本帝國海軍喪失了過量的航空母艦,同時也知道沒有制空權在今後的海戰上將大大不利,因此將不少噸位較大的戰艦和重巡洋艦進行改裝,除了增加防空武裝外,還修改艦尾設計,增加飛行甲板、飛機庫、起重機與飛機彈射器,成了航空戰艦與航空巡洋艦彌補航空母艦的數量,還能保有戰艦與巡洋艦的部分戰力。最上號與伊勢級是最主要被改造的,其中伊勢級的艦載機數高達22架,預計運載彗星俯衝轟炸機或瑞雲水上偵察機,然而始終未成功搭載參戰過。多數專家認為,伊勢級的原始設計並無考慮搭載艦載機,其艦橋與煙囪的造型會大幅妨礙艦載機起降,且增加的飛行甲板也會讓部分炮臺運作不利,是個非常失敗的改裝。美國書籍稱伊勢級為“混合戰列艦”。後繼的長門級戰艦一開始就有搭載艦載機的設計,但僅有3架水上飛機,彈射器也僅有一具,僅能作為輔助偵查而已。特別的是最後的大和級戰艦在服役時就裝有兩座彈射器,並可攜帶7架零式水上偵察機或零式水上觀測機,已具備了輕度的航空戰艦設計。  除了日本,英國、德國、美國和法國也都曾研發過航空戰艦。獅級戰艦在後期計劃時就曾打算去除後部火炮加裝飛行甲板搭載艦載機,但該艦最終無建成。興登堡級戰艦在最終計劃時也被設計成能至少35架艦載機的航空戰艦,但二戰開打後建造計劃全被取消改去造U型潛艇而無緣完工下水。愛荷華級戰艦本身就有設計搭載3架水上飛機,後來經過現代化改裝後,去除起重機增加飛行甲板,使其可起降3～4架直升機並裝載5～8架RQ-2先鋒無人偵察機,雖然比例不大但也算一樣有輕度的航空戰艦設計。法國最後一艘戰艦讓·巴爾號設計時曾計劃後部不裝載炮臺,並攜帶50架艦載機的航空戰艦,最後因成本與實用問題而放棄,成了一艘單純的戰艦。  蘇聯基輔級航空母艦的噸位已超越了二戰時期的戰艦,同時採用了現代航空母艦的斜角飛行甲板設計,但艦首卻裝盡炮臺與導彈發射器,不能執行起降作業,又由於跑道過短沒辦法讓無垂直起降設計的艦載機起降,所以不能算是真正的航空母艦。以噸位而言,基輔級已可算是一艘航空戰艦,但是其搭載的武裝只能算是現代的導彈巡洋艦,因此多數人還是認其為航空巡洋艦。

  1913年沙俄海軍把兩艘貨輪改裝成航空巡洋艦是它的開端。1930年代美國海軍提出過航空甲板巡洋艦方案,它是“前半布魯克林級輕巡洋艦和後半胡蜂型航母的混合” 。蘇聯人也在36-37年考慮過美國公司提出的航空巡洋艦(排水量達三萬噸,也許稱為航空戰列艦更合適)方案。有時候航空巡洋艦會被歸類為直升機航空母艦甚至航空母艦,其中尤以蘇聯的航空母艦一律自稱航空巡洋艦,目的是要順利通過由土耳其控制的達達尼爾海峽和博斯普魯斯海峽以便由在黑海沿岸的造船廠經地中海到大西洋。目前世界上已無現役的航空巡洋艦。

  大型驅逐艦若搭載的艦載機數達3架以上,即可視為航空驅逐艦。目前可視為航空驅逐艦有日本海上自衛隊的白根級護衛艦和榛名級護衛艦,不過其搭載的直升機皆為反潛用,不適合作戰攻擊。1980年代海自提出過搭載10架海鷂及預警反潛直升機的15000-20000噸的輕型航母計劃,企劃書中稱為“載機驅逐艦(DDV)”
航空戰列艦是戰列艦與航空母艦的結合,大多是設計成前方配有大量的火炮而後方有闊大的飛行甲板可停泊數架直升機或水上飛機的戰艦。雖然在20-30年代有一些國家提出過藍圖,但各國歷史上卻沒有大量建造過航空戰列艦,只有日本將兩艘伊勢級戰艦成功改造成航空戰列艦,但大日本帝國海軍的官方紀錄仍僅將它們歸屬於戰列艦。