핵분열 연쇄 반응에서 생기는 열에너지를 이용해서 전기를 만드는 원자력 발전소가 세계 곳곳에 생겨나면서 원자력 에너지로 동력을 얻는 잠수함이나 항공모함도 개발되기 시작하였다. 원자력 항공모함은 화석 연료를 탑재하는 시설과 공간을 줄일수 있어 비행기의 연료, 탄약, 전자 장비 등을 보다 많이 탑재할 수 있다. 굴뚝을 설치할 필요가 없으므오 갑판이나 비행기의 격납고를 크게 해 많은 함재기를 탑재할 수도 있다. 

1960년 9월 24일 세계 최초의 원자력 항공모함 엔터프라이즈호(USS Enterprise)가 미국 버지니아 주 뉴포트항에서 진수되었다. 1958년 2월 4일 기공하였으며, 길이 335 m에 폭 76 m 크기의 항공모함으로 최대 항속은 33.6노트이다. 진수 이듬해인 1961년 11월 25일 취역한 엔터프라이즈호는 전투기 등 항공기 85대를 싣고 태평양을 누비는 미 제7 함대의 주력 항공모함이 되었다.

엔터프라이즈라는 명칭은 미 해군이 전통적으로 사용해 온 것으로, 1대~4대까지는 범선이었고, 5번째와 6번째는 순양함과 초계정이었으며, 7번째는 항공모함으로 제2차 세계 대전에 투입되었다. 8번째 엔터프라이즈호는 ‘빅 이(Big E'라고도 불리며, 핵추진이었기 때문에 불필요한 공간을 없앴음에도 만재 톤 수 9만 970 t에 길이 331.6 m, 갑판 너비 76.8 m를 자랑하는 당시로서는 세계 최대였다.  

한번 출항하면 연료의 재공급 없이 순항 속도로 지구를 20바퀴 돌 수 있어 ‘떠다니는 섬’으로 불렸고, 80여 대의 항공기를 탑재하고 최대 5400여 명의 승무원을 탑승할 수 있어 ‘움직이는 항공 기지’로도 불렸다. 이는 완전한 1개 비행대가 작전에 참가할 수 있는 능력을 갖춘 것이다. 배 안에서 탈영병이 2개월 만에 검거되고 형제와 함께 근무했는데도 모르고 지내다가 고국의 부모 편지를 받고서야 같은 배에 타고 있다는 사실을 알게 되었다는 일화eh 전해진다.

엔터프라이즈호는 미국 역사상 최장 기간 군사 작전에 참여한 명예를 갖고 있다, 1980년대 영화 '탑건'에도 출연하였으며, 2012년 퇴역하였다. 현재 원자력 항공모함을 운용하고 있는 것은 미 해군의 엔터프라이즈와 니미츠 급 10척과 프랑스 해군의 샤를 드골 2척을 합쳐 12척뿐이다. 구소련 해군도 계획하였지만, 소련 붕괴로 중지되었다.