太平洋战争初期，日本海军曾经逞凶一时，给盟军造成了很大的伤亡和巨大的压力。不过在中途岛海战中，日军航母机动部队主力折损过半，日本海军于是紧急制定了航母增势计划，全力建造新的航母，重建机动部队。为此将以战列舰为中心的丸五计划修改为改五计划，其核心是建造20艘航空母舰，其中包括15艘“云龙”级中型航母，其建造番号为第5001至5015号舰，连同战前计划的首舰“云龙”号，该级航母一共准备建造16艘。选择“云龙”级作为战时紧急建造的标准化航母舰型，显然看中了其结构相对简单，易于大量建造。但是即使采取了各种简化措施促进工程进度，“云龙”级的建造周期仍然长达两年，作为日本海军第一种量产型航母未能发挥出预想的作用。
虽然日本造船厂拼尽全力加快施工进度，“云龙”号及其姊妹舰的竣工服役已是1944年8月以后的事情了，在此前一个半月的马里亚纳海战中，日本航母机动部队丢掉了3艘大中型航母和数百架舰载机，元气大伤，特别是熟练飞行员的损失实难补充，使得“云龙”级的姗姗来迟而变得毫无意义。由于飞机和飞行员不足，“云龙”和“天城”号缺席了1944年10月的“捷”号作战，即使去了也不过为美国人的战绩表上增添两个战果而已。11月15日联合舰队附属第1航空战队编成，这是日本海军最后的航母部队，包括“隼鹰”、“龙凤”、“云龙”、“天城”、“葛城”5艘航母，计划搭载的第601海军航空队纸面兵力仅有飞机48架，包括舰战24架，舰攻和舰爆各12架，可怜至极，实际上既无舰载机，也没有足够的燃料，只是徒有其表。虽然各舰仍在濑户内海努力展开训练，但重建机动部队已是一个遥不可及的梦幻了。
■“云龙”级是日本海军唯一的战时量产型航母，原计划制造16艘，实际只有6艘开工，3艘完成，服役时日本海军已是日暮途穷，鲜有作为。
在“捷”号作战失败后，日本海军仍然计划使用残存的航母兵力实施小规模的机动作战，最初计划由“龙凤”号搭载零战和零式战爆进行特攻作战，后来更改为“云龙”、“天城”和4艘“秋月”级防空驱逐舰构成小型机动部队。舰载机部队以第601海军航空队为基干，12架彗星和3架装有电探设备的天山用于搜索目标，制空队以第308战斗飞行队为主，并从其他飞行队调集飞机，共有60架战斗机，另有6架99式舰爆用于反潜警戒，共有飞机81架，计划在1945年1月下旬对菲律宾东面的美军航母舰队、运输船队展开攻击，称为“第一次神武作战”。同时，“葛城”号则运送“第二次神武作战”所需的人员、物资前往新加坡，之后设想以新加坡为基地反复出击。然而，日本海航部队的主力都已投入陆基航空作战，在物资方面也非常紧张，根本无力实施“神武作战”。虽然关于上述行动的讨论直到1945年上半年还在进行，但毫无实现的可能，只能作为日本航母机动部队最后的作战计划载入历史。
1944年12月，菲律宾方面的战局日益吃紧，“云龙”号接到首个任务，向马尼拉紧急运送一批“樱花”特攻机和陆军增援部队。12月17日，“云龙”号从吴港启航南行，但永远没能到达目的地，于12月19日下午16时35分在宫古岛西北230海里的东海海面上遭到美国“红鱼”号潜艇（Redfish，SS-395）的攻击，被两枚鱼雷击中。一枚在舰桥下方右舷舰体爆炸，导致轮机停转，另一枚命中右舷前部舰体，引爆了存放在机库内的“樱花”特攻机。每架“樱花”都装有1200千克的炸药，爆炸威力惊人，瞬间就给“云龙”号造成毁灭性破坏，几分钟内大幅右倾，舰长小西要人大佐下令弃舰。但大多数人都来不及逃生，这艘服役仅四个月的新锐航母在中雷23分钟后沉入大海，舰长以下1240人丧生，沉没位置在北纬29度59分，东经124度03分，于1945年2月20日除籍。
■“云龙”号航母的最后影像，由击沉它的美国“红鱼”号潜艇所拍摄，时间是1944年12月19日。
从1945年2月开始，日本海军的航空母舰停止了一切作战行动，都龟缩在日本本土港口内。3月19日，美军航母舰载机对吴港发起大规模空袭，“天城”和“葛城”号各被一枚炸弹命中受伤。4月20日，日本海军意识到失去舰载机的航母只能是美军空袭的靶子，于是将除了“海鹰”号之外的残存航母全部转为预备舰，唯一留在现役中的“海鹰”号用于特攻机和“回天”人操鱼雷的训练。随后，“天城”、“葛城”和“龙凤”号一起被疏散到吴港三子岛附近，系留在岛屿近旁，并且在飞行甲板上铺上泥土，种上草木，伪装成小岛，试图逃过美军的轰炸，舰员也大多离舰，只留下防空炮手和少量损管人员。
■1945年3月19日的吴港大空袭中，“葛城”号（近）和“海鹰”号（远）正在被美军舰载机肆意蹂躏。
■被疏散到吴港三子岛的“葛城”号，拍摄于1945年8月。
7月24日，美军舰载机再度大举来袭，先前布置的伪装被炸弹的爆风吹散，“天城”、“葛城”随即遭到攻击。“天城”号被命中三枚炸弹，舰体进水，在7月28日的空袭中又挨了一枚炸弹和多枚近失弹，舰内浸水面积扩大。由于舰上人手不足，无法实施有效的损管作业，只能听任其倾覆，最后翻沉于海岸近处，以一副破败模样等待投降。“天城”号于1945年11月30日除籍，战争结束后其残躯在1947年11月解体完毕，不过该舰长119.92米、宽14.2米的双重舰底被拖回函馆，作为青森—函馆联络船的系留舰桥使用。“葛城”号在24、28日的空袭中先后被三枚炸弹击中，飞行甲板和机库受损。由于美机集中攻击了“天城”号，“葛城”号未伤及要害，动力系统基本完好，稍作修理即可恢复航行能力。在日本投降后，“葛城”号于1945年10月20日除籍，随后被盟军征用，作为最大的一艘复员运输船前往南太平洋拉包尔，将当地残留的日军部队运回国内。由于舰体较大，能一次运载3000人以上，效率很高，先后有49390名日军官兵和日侨搭乘该舰返回故土，创下复原运输行动的最高纪录。在复员行动结束后，“葛城”号也被送进拆船厂于1947年11月彻底解体。
■1945年8月战争结束时的吴港三子岛全景，近处倾覆的是“天城”号航母，远处系留在岸边的是“葛城”号航母。
未完工的三艘“云龙”级航母的命运大同小异，“笠置”号在停工后一直以未成舰状态系留在佐世保港惠美须湾，由于舰内雨水累积，舰体发生倾斜，战争结束后于1947年12月解体完毕。“阿苏”号在停工后却不得安宁，先是系留在吴港外，后于6月疏散到仓桥岛附近，在那里作为“樱花”特攻机的靶舰被一顿暴揍，这还是日本海军自“土佐”号之后首次以新造大型舰的舰体进行武器试验。虽然爆炸产生了巨大的火焰和烟雾，但“阿苏”号进水却不多，试验的结论是“樱花”的攻击效果并不比普通炸弹更大。“阿苏”号以半沉状态迎来战争结束，于1947年4月解体。“生驹”号在下水后先系留在神户港，后疏散到池田湾，未及安装的烟囱就直接堆在甲板上，搞笑的是其舰体侧面的迷彩竟然涂到了吃水线以下，大概是因为船厂方面的粗心大意造成的，可见战争末期日本船厂内的生产秩序已经陷入混乱状态。“生驹”号也因为雨水累积而致舰体右倾，战争结束后在1947年3月解体完毕。
■1945年11月美军飞机在佐世保港惠美须湾上空拍摄的“笠置”号航母，完工率为84%，旁边还停有几艘潜艇。
■战争结束时的“天城”号航母。“云龙”级设计合理，性能优良，是日军所计划重建中的航母机动部队主力，但最终没来得及发挥实力，其悲惨结局也是日本海军航母机动部队命运的最终写照。