Първите кораби, превозващи самолети, всъщност могат да се нарекат балононосачи – те се появили в края на ХІХ и началото на ХХ век. Поради ограничените възможности на балоните те били използвани главно за разузнавателни цели (отделните опити за използване на балони с цел бомбардировки трудно могат да се нарекат успешни). По-късно много от балононосачите, построени в началото на ХХ век, били преустроени за носене на самолети.
Развитието на авиацията в началото на ХХ век принудило различни страни да обърнат внимание на използването на самолети във военноморското дело. Първоначално самолетите се считали само за разузнавачи, но след като самолетостроенето се развило, станал ясен потенциалът на бомбардировъчната и торпедоносната авиация.
Първото излитане от корабна палуба извършил на 14 ноември 1910 г. американецът Юджийн Б. Ели от лекия крайцер „Бирмингам“ (USS Birmingham). Това станало възможно благодарение на платформа за излитане, инсталирана на носа на кораба. Два месеца по-късно, на 18 януари 1911 г., същият пилот кацнал на борда на броненосния крайцер „Пенсилвания“ (инж. USS Pennsylvania ). Специално за това била монтирана дървена палуба, от която пилотът отново излетял малко след успешното кацане.
Първият истински самолетоносач (макар и само с хидросамолети) бил британският самолетоносач HMS Ark Royal, приет на въоръжение през 1915 година. Корабът участвал в Първата световна война и бомбардирал турски позиции.
Много екстравагантен проект бил британският HMS Furious – голям лек крайцер, който по проект трябвало да бъде оборудван с две кули с оръдия калибър 457 мм. Но едната кула била премахната и вместо нея монтирали полетна палуба. Полученият хибрид бил неуспешен, тъй като палубата, макар да била достатъчна за излитане, се оказала твърде малка за успешно кацане на самолет. Корабът бил преустроен и оборудван с допълнителна 100-метрова „кацаща“ палуба, разположена зад надстройките. Тогава се изяснило, че кацането на самолет върху движещ се самолетоносач е възпрепятствано от… въздушните вихри, създавани около палубната надстройка и комина. Затова при строителството на британския HMS Argus, преустроен от италианския пътнически лайнер Conte Rosso, напълно изоставили всякакви надстройки и го оборудвали с голяма плоска палуба – това генерално решило проблема с кацането на самолет върху самолетоносач.
Но станало ясно, че е необходима поне някакъв вид надстройка, която да побере командния мостик, наблюдателни пунктове и средствата за свръзка. Затова след Първата световна война, по време на строежа на самолетоносачите HMS Eagle и HMS Hermes, било решено вдясно да се монтира специална надстройка от островен тип. Въпреки това, поради съмненията в Адмиралтейството по време на поредното преструктуриране на HMS Furious, след премахването на всички надстройки не добавили „остров“. И едва след 15 години „островът“ на HMS Furious бил поставен. Такава надстройка нямали също и американският USS Langley, японският „Хосьо“ и редица ескортни самолетоносачи.
Особен тип самолетоносачи били плаващите бази за хидроплани. Те осигурявали превоз и излитане на хидросамолетите – но не осигурявали кацането им, поради което самолетите кацали върху водата и впоследствие ги вдигали на кораба с кранове.
Постепенно решавали и такива проблеми като прибирането на самолетите в хангари, ремонтите и зареждането с гориво и боеприпаси, собствената зенитна отбрана на самолетоносача и т. н.
Установили, че излитането на самолети от самолетоносач може да се извърши както с използване на стартови ускорители и катапулти за изстрелване, така и без тях – като се извие нагоре цялата предна палуба на кораба; по-късно обаче се отказали от този вариант.
Ъгловата палуба на съвременните самолетоносачи е разположена под ъгъл спрямо централната линия на корпуса, за да се осигури възможност за едновременно излитане и кацане на самолети. Станало ясно, че при излитане и кацане на самолетите всеки самолетоносач трябва да се движи с максимална скорост срещу вятъра.
Установило се още, че полети на самолети от самолетоносач, в зависимост от размера на кораба и конструктивните характеристики, са възможни при морско вълнение не повече от 3-7 бала. Намаляването на пробега на самолета по време на кацане било постигнато сравнително лесно чрез използването на аерофинишери – стоманени въжета върху палубата, за които кацащият самолет се закачал чрез пускане на специална кука.
Постепенно за собствена защита на самолетоносачите поставили средно- и малокалибрена зенитна артилерия; а по-късно и противовъздушни ракети от клас „кораб-въздух“.
През 1930-те години самолетоносачите придобили познатият ни силует и получили сериозни бойни възможности. Най-зрелищно и нагледно тези възможности демонстрирали японците на 7 декември 1941 г. при нападението срещу Пърл Харбър.
Така светът постепенно навлизал в епохата на самолетоносачите.
