约克城号（CV-5）是第三艘以约克城命名的舰只，于1934年5月开工，1936年4月下水，1937年9月开始服役。服役后至1938年间，约克城号与其舰载机在东海岸和加勒比海进行着各种服役之初的训练。
1939年2月，约克城号与其姊妹舰企业号在加勒比海进行了其第一次演习，演习的目标是控制海岸，驱除假象从加勒比海登陆的敌人。罗斯福总统曾在修斯顿号巡洋舰上观看了部分演习。
1940年4月，约克城号参加了在太平洋进行的另一次演习，演习中对航空母舰可能未来战争产生的影响有了充分的认识。由于太平洋局势的紧张，演习之后，参加演习的大部分舰只留在了珍珠港。
1941年初，由于德国的狼群潜艇对大西洋的运输线产生了重大威胁，约克城号与华盛顿号巡洋舰等护卫舰被派往大西洋加强大西洋的护航力量。
1941年4月到12月间，约克城号在东海岸和英国之间共往返了四次，并与德国潜艇有少量接触。
1941年12月7日，太平洋战争爆发时，约克城号刚好完成一次护航而在诺福克港补给。太平洋舰队战列舰几乎全部报销，航母还有企业号、列克星顿号和萨拉托加号。为补充太平洋舰队，约克城号于12月16日调往太平洋，并成为新的第17特混舰队的旗舰，由弗莱切指挥。
1942年1月，17特混舰队从圣迭哥出发驶往珍珠港。在珍珠港短暂休整后，1月25日，以企业号为中心的第8特混舰队以及以约克城号为中心的第17特混舰队驶离珍珠港，2月1日，两只舰队成功完成了美国海军在太平洋的首次攻击任务：袭击马绍尔-吉尔伯特群岛。尽管作为争取战略平衡的任务，这些袭击对日军造成的损失不大，但无疑为1942年初黯淡的太平洋注入了一些生气，在珍珠港许多水兵挥舞着包着绷带的胳膊迎接两只特混舰队的归来。
1942年2月14日，约克城号再次离开珍珠港，并于3月6日与以列克星顿号为中心的第11特混舰队在珊瑚海汇合，准备抑制日本联合舰队在新几内亚岛的行动。当时拉包尔、莱城和萨拉莫阿已被日军占领。
3月10日，从约克城号和列克星顿号上起飞的共104架飞机轰炸了莱城和萨拉莫阿的设施和舰只。这些攻击使日军被迫推迟了在南太平洋的行动，直至联合舰队第5航战队返回特鲁克，日军才在继续执行莫尔兹比港的登陆行动。
美国海军已决心阻止日军在南太平洋的进攻，这一任务又落在17特混舰队和第11特混舰队上。由弗莱切指挥的约克城号和列克星顿号于5月1日进入珊瑚海。5月7日，两舰起飞的93架飞机击沉了轻型护航航母祥凤号。
月8日，在势均力敌的情况下，约克城号和列克星顿号与联合舰队第5航空战队的翔鹤号和瑞鹤号进行了决斗。列克星顿遭到袭击后由于燃油爆炸而沉没，约克城号也受到了损伤。同时翔鹤号也遭到重创，瑞鹤号严重减员。珊瑚海是日美之间也是人类历史上的第一次航母之间的战斗。
日本取得了战术上的胜利，但美国取得了战略的胜利，因为这阻止了日本在南太平洋的行动并使第5航空战队不能参加中途岛行动。
1942年5月27日，约克城号拖着10英里长的油膜返回珍珠港，经过3天不间断的修理5月30日约克城再次驶离珍珠港，与企业号、大黄蜂号一起执行成为太平洋战争转折点的中途岛任务。
6月4日，8时30分，17架无畏俯冲轰炸机、12架蹂躏者鱼雷机和6架野猫战队机组成攻击队从约克城号上起飞。由于缺乏配合12架速度较慢的鱼雷机中只有两架返航，但17架俯冲轰炸机迅速结果了苍龙号（企业号的俯冲轰炸机迅速摧毁了赤城号、加贺号）。
在随后由日本海军机动部队参加中途岛行动的最后一艘航母飞龙号组织的两次反击全部集中在约克城号上。结果约克城号共被命中炸弹三枚、被命中鱼雷两条，约克城号倾斜达到25度，巴克麦斯特舰长被迫宣布弃舰，返航的飞机在企业号上降落。
随后，企业号起飞的24架俯冲轰炸机（有10架原属约克城号）击沉了飞龙号。
6月4日下午在6艘驱逐舰护航下，两艘扫雷艇准备拖走尚未沉没的约克城号，并且志愿队再次返回约克城号，减轻倾斜的行动已见成效。
但6月5日上午，一架日本巡洋舰上的水上侦察机发现了约克城号，6月6日下午，负责警戒的日本伊168号潜艇终于发现了约克城号，其发射的鱼雷再次击中约克城号并击沉了护航的哈曼号。随夜晚的降临，拯救约克城行动被迫终止，但约克城号没能坚持到第二天天明，于6月7日5时30分倾覆沉没，她的沉没为中途岛战役留下了些许遗憾，但她在珊瑚海和中途岛日美前两次的航母交手中，发挥了不可替代的作用。约克城号（CV-5）共获得3枚战队之星勋章。
约克城号（CV-5）舰标准排水量19900吨，满载排水量25000吨；动力120400马力；飞行甲板长度228.6米；航速最大34节；火炮127毫米火炮5座，40毫米高射炮30座，20毫米高射炮最多60座；标准舰载机80～90架；舰员2700人。