האנטרפרייז נמנתה עם אוניות הצי שהשתתפו במערכה על גוודלקנל. במהלכו, בקרב איי שלמה המזרחיים, נגרם לה נזק, אך היא תוקנה והשתתפה עם נושאת המטוסים הורנט בקרב איי סנטה קרוז. לאחר תיקון הנזקים שנגרמו לה בקרב זה שבה אנטרפרייז לגוודלקנל ומטוסיה מילאו תפקיד חשוב בסיכול המאמץ היפני לשגר אספקה לאי.
לאחר תקופת תיקונים ארוכה ב-1943 בחוף המערבי של ארצות הברית שבה אנטרפרייז לזירת האוקיינוס השקט והשתתפה בכל הפלישות העיקריות לאיי מרכז האוקיינוס השקט, לרבות בקרב ים הפיליפינים ובקרב מפרץ לייטה. בשלהי המלחמה הצטרפה לאוניות הצי בקרב אוקינאווה ושם, ב-14 במאי1945, נפגעה על ידי מטוס שהוטס על ידי טייסקמיקזה יפני וספגה נזקים חמורים. בכך הסתיימה תקופת שירותה כנושאת מטוסים. בבוא יום הניצחון על יפן היא הייתה עדיין מושבתת, אך לאחר מכן היא הוכשרה להשתתף בהשטת חייליצבא ארצות הברית חזרה למולדתם במסגרת מבצע מרבד קסמים.
בתום המלחמה, לאחר שבצי ארצות הברית הוכנסו לשימוש עשרות נושאות מטוסים חדישות מסדרות ואספ, אסקס ומידויי, נחשבה אנטרפרייז למיושנת. בינואר1946 היא נכנסה למבדוק לשם הוצאה משירות וב-17 בפברואר1947 הושבתה. לאחר ניסיון לשמרה כאוניית מוזיאון, שנכשל בהיעדר מימון מספיק, נגרטה האנטרפרייז ב-1960.
אנטרפרייז היא האונייה המעוטרת ביותר בתולדות הצי האמריקני. היא עוטרה בציון לשבח יחידתי נשיאותי על שירותה בימי המלחמה, בציון לשבח יחידתי של הצי ובעשרים כוכבי קרב.
אנטרפרייז, האונייה היחידה בסדרה שהאריכה ימים, עברה במהלך שירותה שינויים רבים. בין השאר שופר חימושה ונוספה לה חגורת שריון עבה יותר כהגנה מפני טורפדות. ההֶדְחֶק שלה הגיע ל-32,060 טון.