為了填補消失在中途島那片清冷海面下四艘主力航母的空白，入役後飛鷹號航母與姊妹艦隼鷹號加緊補充飛行機隊，開始在廣島灣進行大強度的針對性訓練。此時這兩艘行動遲緩的雜牌軍儼然已經成為日軍下一階段作戰的中堅力量。

42年8月底，為應對美國人在瓜島登陸後的威脅，角田覺治率領以飛鷹、隼鷹為主組成的二航戰趕到特魯克，與南雲的一航戰會合。10月10日，由近藤信竹中將指揮的第二、第三艦隊從特魯克出發前往瓜島水域配合地面部隊行動。心急吃不了熱豆腐，20日飛鷹號主機起火，無法跟隨主力艦隊作戰，遂轉移了部分艦載機到隼鷹號上於22日返航特魯克，缺席了南太平海戰（美方稱聖克魯斯海戰）。

飛鷹號雖然服役後還未真正參加過戰鬥，不過它還是儘可能的找到了幾個顯示存在感的機會。43年4月18日聯合艦隊司令長官山本五十六乘飛機去前線視察時遭美軍P-38伏擊中彈身亡。他的的遺體由聯合艦隊旗艦武藏號戰列艦運回本土，而飛鷹號就承擔了重要的安保工作陪司令長官魂歸故里。

同年6月10日，飛鷹號遭到和山本幾乎一樣的遭遇。由於密碼破譯，SS-237炮彈魚號潛艇（也有翻譯成鱗魨號，不知哪個更準確）提前潛伏在三宅島海域向經過此地的飛鷹號射出六枚魚雷，其中命中四枚，可惜有兩枚是啞彈，剩下兩枚造成飛鷹號鍋爐艙進水，喪失行動能力。得虧還有兩艘驅逐艦在場，要不然飛鷹號可能就GG了。插了兩枚魚雷的飛鷹號像只受傷的刺蝟一樣被拖回了橫須賀，大修兩個多月才康復出院。感覺這傢伙有點不務正業。

飛鷹艦模

1944年6月15日，第一機動艦隊司令小澤治三郎中將率1、2、3航空戰隊的9艘航母以及慄田健男中將的前衛部隊駛出菲律賓中部的吉馬拉斯泊地，開始執行“阿號作戰”。此時的飛鷹與隼鷹、龍鳳號航母統歸城島高次少將的第2航空戰隊指揮。

小澤治三郎，號稱沒有參謀也能制定作戰計劃的司令官

飛鷹號航母在此次行動中一共攜帶了51架作戰飛機（27架零戰、18架九九艦爆、6架天山艦攻），艦長橫井俊之大佐。天山艦攻是新裝備，用來取代九七艦攻。由於採用了更大功率的發動機，從而獲得更高的突防速度、更大的作戰半徑。可惜此時聯合艦隊已經極度缺乏經驗豐富、訓練有素的飛行員。

天山艦攻

6月19日凌晨，小澤前後共計出動43架偵察機（包括水偵）搜尋美軍艦隊蹤影。中途島的陰霾使得日軍對戰前偵察工作無比細緻。6點30，偵察機發現美軍艦隊距日軍300至380海里。小澤立刻下令全軍出擊。從7點25到9點05，一、二、三航戰246架飛機騰空而起直撲目標。

零式水偵

二航戰出動的第一攻擊波共計49架戰機（17架零戰、25架零戰爆機型、7架天山艦攻），空中指揮官是石見丈三少佐。受天氣影響和糟糕的訓練水平，這隻編隊直到9點15分才排好隊形飛赴戰場。一小時後，二航戰再次出動50架戰機（20架零戰、27架九九艦爆、3架天山艦攻），指揮官宮內安則大尉。有一種說法是，日軍這種玩命的傾巢出動就是為了先下手為強，利用航程優勢爭取給敵方造成一定殺傷，從而相對安全的儲存己方航母。另一種看法則是，經過中途島慘敗，日軍擔心在敵方空中打擊下，己方航母上的戰機就像定時炸彈一樣危險，必須儘可能的清空甲板和機庫。所以，10點30，二航戰第三次出動6架零戰、9架彗星艦爆組成攻擊波奔赴戰場，指揮官是參加過空襲珍珠港的老兵阿部善次大尉。

彗星艦爆，據說某些指標可以與戰鬥機媲美

中午過後，焦急等待前方戰報的小澤艦隊終於看到日軍戰機三三兩兩的返回母艦，像是霜打的茄子一樣，完全看不出早上出發時威武雄壯的樣子。這個時候翔鶴號和大鳳號已經沉沒，剩下7艘航母總共只接收了100架飛機返航，其中二航戰收容了46架，傷亡不可謂不慘重。

大鳳號航母。一條短命的好軍艦

6月20日，不甘心的日美雙方仍在互相打探對方的行蹤。下午4點左右，美軍發現了小澤的航母，率先出動216架戰機（85架F-6F、77架SBD無畏、54架TBM）在黃昏的暮色中撲向日軍。兩個小時後美機飛抵小澤艦隊上空展開猛烈攻勢。小澤也派出所有能夠起飛的零戰參與截擊，夜色籠罩下的海面上頓時槍炮大作。

F6F地獄貓，美軍航母主戰機型

二航戰遭到40架美機的空襲，我們的男豬腳飛鷹號很快就被一枚炸彈擊中艦橋，艦長橫井俊之大佐受傷，指揮系統隨即癱瘓，接著一枚來自列剋星敦號的魚雷機投下的魚雷正中航母右舷，這是致命一擊。飛鷹號的輪機艙被毀，喪失行動能力，彈藥庫隨後也被引爆，巨大的爆炸使艦員誤以為又遭到美軍潛艇偷襲。由於消防水泵無法工作，熊熊燃燒的大火以及不時的爆炸迫使艦長最終下達棄艦命令。晚上19點32，飛鷹號最終傾覆沉沒在夜色之中，另有約250名艦員與其共赴黃泉。11月10日飛鷹號除籍。