二戰時期的大海戰，戰列艦依然有一戰之力，但彼時航母帶來的巨大影響力，已經開始動搖戰列艦時代的根基。彼時也出現了許多過渡產品，比如“航空戰列艦”。這是一種將戰列艦跟航母合二為一的怪物。在太平洋海戰中，日軍有兩艘真正的“航空戰列艦”，它們就是“伊勢”級的姊妹艦，“伊勢”號和“日向”號。

在日軍的聯合艦隊中，第一艦隊的第二戰隊是專門由戰列艦組成的巨炮集團，它們擁有48門口徑356MM的主炮，看上去擁有毀滅一切對手的實力。然而，這支戰隊的航速過于緩慢，導致在整個太平洋海戰期間，它們幾乎都在柱島基地逗留，就算發現了戰機，也會因為航速問題而一無所獲。在中途島海戰中，第二戰隊的戰列艦們被賦予了伏擊美軍特混艦隊的任務，然而在5月5日，也就是中途島海戰爆發前一個月，“日向”號戰列艦發生了炮管炸膛的事故。

為了應付即將到來的大海戰，日軍不得不對“日向”級進行緊急修復，在安裝小口徑火炮的同時，還加裝了一款正在試驗的對海預警雷達。在中途島海戰中，南云忠一率領的艦隊沒有裝備任何雷達，以至于在情報方面遠遠落后美軍，將四艘主力航母留在了中途島。主力航母的損失讓日軍不得不考慮替代產品，那就是用戰列艦改造成航母的備用產品。“伊勢”號和“日向”號成為了這一計劃的幸運兒。

但想要把戰列艦改造成航母并不是什么簡單的事情。在權衡各方之后，一款前所未有的“航空戰列艦”誕生了。為了實現航母的效用，“伊勢”號和“日向”號把最后的兩座炮塔拆除，在上面改裝了飛行甲板，還有彈射器，這塊飛行甲板的長度為70米，最窄的地方只有13米寬。這種甲板在使用彈射器的情況下，只能起飛經過改裝后的彗星33型轟炸機，而且只能起飛，不能降落。“伊勢”號和“日向”號搭載了13架艦載機，在彈射器的幫助下，一分鐘可以彈射2架飛機。

中途島海戰的教訓，讓日軍作出了禁止在機庫內為艦載機裝彈和加油的規定，所有的補給工作只能在甲板上進行。除了改裝飛行甲板外，“伊勢”號和“日向”號還增強了防空力量。到1943年年底，改裝工作基本完成，然而彼時日軍的物資已經開始變得稀缺，尤其是彗星轟炸機沒能按時交付，讓這種航空戰列艦的效用大大下降。

到了1944年5月，阿號作戰開始了，這是一次對日軍海空力量的再一次毀滅性打擊。“伊勢”號和“日向”號勉強湊齊了大概35架艦載機。但在實際使用上，戰列艦主炮發射產生的濃煙，震顫和巨響，對艦載機起飛造成了巨大的阻礙。

在菲律賓海戰中，“伊勢”號和“日向”號還是回到了戰列艦的老本行，它們作為誘餌艦隊出廠，將飛行甲板改造成為了防空炮臺，加裝了更多的防空炮。菲律賓海戰成為了“伊勢”號和“日向”號最后的戰場，它們發射了難以想象的防空炮火力，對美軍艦載機造成了巨大傷亡。美軍600架次的襲擊，都只讓他們受到了輕微傷害，反而被防空炮擊落了9架。

菲律賓海戰照樣是日軍的全面潰敗，此后“伊勢”號和“日向”號就主要進行運輸任務，利用它的小機庫像老鼠一樣往日本運輸物資。一直到45年的7月，這兩艘戰列艦才被美軍空襲炸毀。