世界上有核动力航空母舰的国家只有美国和法国，把全世界历史上的都算上美国自己又占到全球的四分之三，可以说美国完全可以代表全球核动力航空母舰的最高水准。而核动力航空母舰最显著的特点就是几乎无限的续航，下图为1963年5月美国“企业”号核动力航空母舰、“长滩”号核动力导弹巡洋舰和“班布里奇”号核动力驱逐领舰（后改为导弹巡洋舰）组成的“全核舰队”，该舰队在无需油料补给的情况下64天进行了3万海里的环球航行

核动力舰艇的原理就是利用核反应堆产生的热量将水变成高温高压水蒸气，进而推动蒸汽轮机带动主轴和螺旋桨工作，这点其实和传统的锅炉+蒸汽轮机动力是一样的，只是产热工具变成了更高端的核反应堆。而核反应堆的原理又是重核原子裂变释放能量，这样自发性的链式反应就源源不断的产生巨大的能量。1千克铀235完全裂变产生的热量相当于2700吨标准煤，所以实际上核反应堆的产热效率是远远高于传统的燃煤和燃油，最终表现在续航上就出现了绝对优势。

下图是世界上所有出现过的核动力航空母舰的核动力系统数据，从这上面我们也能看出核动力航空母舰续航的巨大优势。常规动力航空母舰的单次加油续航通常用海里表示，而核动力航空母舰则用年表示，通常来讲核动力航空母舰的续航里程一般不会低于50万海里。美国CVN-65“企业”号核动力航空母舰在51年服役生涯中更换过4次核燃料，其中1969年10月的第二次更换核燃料就足够“企业”号跑50万海里。而之后“尼米兹”级核动力航空母舰使用的A4W型核反应堆则可以保证至少80万海里的续航，“福特”级的A1B则为140万海里。法国“戴高乐”号因为使用的潜艇的K15反应堆，这种堆在“凯旋”级弹道导弹核潜艇上可以达到20年燃料更换间隔，但是用在航空母舰上就显得比较弱，7年就要更换，最大续航不超过40万海里。

对比使用蒸汽轮机的常规动力航空母舰，美国的“小鹰”级常规动力航空母舰虽然也是28万马力的输出动力，但是单次续航能力只有12000海里/20节，如果航速持续在30节那么续航则要缩短到4000海里，只有核动力航空母舰的1%的续航能力。而法国“克莱蒙梭”级常规动力航空母舰，7000海里/15节，也是远远弱于“戴高乐”号核动力航空母舰。

无需燃油这个优点对于航空母舰来说意义重大，因为可以大大缩减航空母舰行进补给的时间，毕竟加注五、六千吨舰用燃油需要花费数个甚至10小时以上，大大延缓编队行进速度。而且核动力航空母舰因为不需要舰用燃油，所以可以将多余的空间用来装载更多的航空燃油和弹药，提高舰载机出动次数。所以对于大国来说在经济实力足够的情况下还是偏向于发展核动力航空母舰。苏联在解体前也开工建造了核动力的11437“乌里扬诺夫斯克”号核动力航空母舰，只是最终没有等到完工的那一天。

但是核动力航空母舰虽然自身续航可以达到50万海里以上，但是舰上的人可受不了，考虑到舰上的食物、淡水资源以及舰员的心理和生理承受能力，航空母舰海上连续部署时间通常不会超过3个月，海外部署时间不超过32个月，有条件就要靠港修整补给。