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1952年，西屋电器公司开始为世界历史上第一艘核动力舰艇“鹦鹉螺”号制造核反应堆，伴随着该核潜艇的发展，用核反应堆驱动更大型水面舰艇的可行性也被提出。不久西屋公司又承担起了研制巡洋舰与航母用核反应堆的任务，其中航母用核反应堆型号名为A1W。早在A1W型压水反应堆研制完成之前，美国海军就已经在1957年11月15日下达了6艘新型核动力超级航空母舰的订单。首舰“企业”号于1958年2月4日开工建造，该舰也是世界上第一艘核动力航母。
1958年10月，A1W型核反应堆才第一次开始试运行，而事实上A1W型还只是实验型反应堆，之后实用化的A2W才是真正装备“企业”号的核反应堆。由于当时的技术水平等因素限制，A2W的单堆功率相对后世的航母用核反应堆较小，因此“企业”号装备了多达8座核反应堆。与之相比，计划中的三号舰“肯尼迪”号将仅装备4座A3W反应堆，而“尼米兹”级更是仅有两座A4W反应堆。8座A2W每两座为一组蒸汽轮机提供动力。如果8座反应堆只开一半，那么军舰航速为33节左右，如果8座反应堆全开，“企业”号航速甚至能够达到35节以上，这个航速已经高于之前的任何一级常规动力航母。而且与常规动力舰艇不同的是，核动力舰艇可以以最高航速一直航行下去，拥有无限的续航力，而其对支援舰艇的要求也随之降低了不少。也正因此，美国海军对核动力航空母舰寄予厚望，一下子开出了6艘“企业”级的订单。
除了动力部分的变化外，相对之前的两级常规动力超级航母，“企业”级的一大特征是其舰岛装载了巨大而标志性的SCANFAR型相控阵雷达系统，这也是美国海军装备的第一型舰载相控阵雷达系统。该系统在那个时代的先进性是不容质疑的，但是由电子管组成如此庞大的雷达，无论可靠性还是耗电量都十分令人头痛。
相比“小鹰”级航母，“企业”级更长11米，总长达到336米，是人类历史上最长的军舰。独特的是，“企业”级采用了四舵布局，而其余美国超级航母均为双舵。此外，“企业”级重新加装了203毫米厚的水线装甲带，不过材质并非装甲钢，而是铝合金，因此对抗穿甲弹时其防御效能只相当于其一半厚度的均质钢装甲，即100毫米左右，安装这道装甲带的目的更多在于防止舰体因亚音速导弹或近失弹爆炸而进水。
1960年9月24日，“企业”号下水。该舰此时已经开始显露出建造成本飞速膨胀的问题，为了节约开支，海军不得不取消了与相控阵雷相配的“小猎犬”型中程舰空导弹。当“企业”号于1961年11月25日完工服役时，该舰已经耗费了4.513亿美元。而同年10月27日完工的“星座”号只花费了2.645亿美元。“企业”号的造价比“星座”号贵了70%，而两舰能够搭载的飞机数量等主要战术指标几乎没有区别。虽然核动力航母会在几十年的全寿命期中逐渐显现出其运维成本较低的优势，但无论如何，海军目前也还是无力一下子建造6艘同型舰了。于是二号舰“美国”号与三号舰“肯尼迪”号在开工后改回了常规动力航母，后三舰则被直接取消。
1962年8月，“企业”号加入了大西洋的第6舰队。同年10月，由于古巴导弹危机爆发，肯尼迪总统下令对古巴进行封锁，“企业”号也参与了封锁行动。至当月28日，危机以美苏两国秘密的桌下交易结束。1964年，“企业”号与“长滩”号核动力导弹巡洋舰、“班布里奇”号核动力导弹驱逐领舰共同完成了不加油环球航行的壮举，历时65天，总航程30565海里。
1965年11月，“企业”号被转到太平洋舰队旗下的第7舰队。12月2日，该舰加入了越南的战事，开始出动飞机轰炸北越，这成为核动力航空母舰的第一次实战。1969年1月14日，“企业”号甲板上一架F-4B型战斗机挂载火箭弹走火爆炸，虽然其引起的大火很快被扑灭，但还是造成了27名舰员死亡、314名舰员受伤、15架飞机被毁。“企业”号返航珍珠港接受修理。3月1日，该舰修复完毕重返越南战场。1969年4月14日，由于北朝鲜击落了一架美军在公海水域飞行的EC-121型电子战及预警飞机，美军组织了包括“企业”号在内的数艘航母前往朝鲜半岛进行示威巡航，这也是朝鲜战争结束以后美军在此海域最大规模的力量集结。
1971年12月印巴战争全面爆发，当时巴基斯坦名义上是美国盟友。所以美国也不能完全坐视不管，“企业”号航母战斗群遂前往孟加拉湾向印度示威。其后“企业”号又参加了空袭北越以对其施压的“后卫I”与“后卫II”行动。1973年1月28日，美国人终于脱身离开了这场战争。不过就在同一天，在老挝政府的请求下，“企业”号及“突击者”号出动飞机轰炸了北越的通讯线路，这也是美国海军在越战中的最后一次空袭行动。
如同其他美国航母一样，越战后“企业”号也享受了一段和平时光，并在此期间进行了现代化改装，包括换装更强力的弹射器与拦阻索以供F-14战斗机作业。1977年2月，乌干达总统阿明正式在公开场合与美国决裂并将在乌美国公民全部劫持为人质。此时“企业”号刚结束了一次为期7个月的巡航任务，正在返航美国本土的路上，恰好位于东非海岸附近。该舰立刻中止返航并停留在了这个区域，准备以航母上搭载的陆战队进行救援。不过这一事件最终得以通过政治手段解决，行动随之取消。
1986年开始，两伊战争交战双方开始有意识地攻击波斯湾中的第三国油轮，致使中东航运受到极大影响，而中东地区的石油对世界上大部分国家都很重要，因此美国决定对通过波斯湾的油轮进行护航。1988年2月起，“企业”号也参与了护航行动。4月14日，美军“塞缪尔·罗伯茨”号导弹护卫舰在波斯湾公海水域触发一枚伊朗布设的水雷，军舰遭到重创。作为报复，“企业”号出动舰载机轰炸了两艘伊朗护卫舰，击沉一艘击伤一艘，此外“企业”号还为此次行动中的其他攻击提供了空中支援。
1990年10月，“企业”号回到了纽波特纽斯造船厂，开始大修并第四次更换核燃料，本次大修期间海军还对该舰进行了各种改进，包括将长度由336米加长到342米。1994年9月27日，改装与大修结束，全舰焕然一新。在1990年代剩下的时间里，“企业”号参与了在伊拉克设立禁飞区的任务，其间还发生了一起EA-6B型电子战飞机夜间降落失败的事故，4名EA-6B飞行员有3名落入大海就此失踪。
2001年10月，“企业”号参与了反恐战争并出动了大量飞机轰炸阿富汗地区的“基地”组织及塔利班目标。2003年，“企业”号参与了伊拉克战争。最终，在2012年11月5日，“企业”号结束了最后一次巡航。海军计划于2013年3月15日正式将“企业”号退役，而这会给该舰留下最后一个记录—第一艘退役的核动力航空母舰。“企业”号的舰名将由计划中会于2025年服役的第三艘“福特”级核动力航空母舰CVN-80继承。
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