航空母舰的动力系统从其诞生以来，在80多年的时间里，大致上经历了四个阶段：
1、蒸汽锅炉
蒸汽锅炉动力方式是工业革命以来历史最有悠久的舰艇动力系统，不仅应用在早期的航空母舰上，也应用在很多大中型水面舰艇。这种动力方式类似于暖气锅炉，依靠燃煤或者重油为燃料，通过燃烧释放出热能，将液态的水转化成高温高压的水蒸气，再由水蒸气驱动活塞进行往复运动，完成热能转换到机械能的过程，通过曲轴和变速齿轮的作用，实现驱动螺旋桨高速运转，带动船体前线运行。
蒸汽锅炉的原理构造比较简单，功率输出也非常强劲，使用成本相对低一些，但是加速性较差，维修和保养比较麻烦，需要配置很多的专业人员，况且还需要在船体上开设大量的储煤仓或者储油舱，舰岛上还要设立巨大的烟囱，会影响到甲板上的航空作业。
二战时期的航空母舰，以及苏联时代的航空母舰等，都是采用这种动力。
2、燃气轮机+柴油机
燃气轮机原理和喷气式发动机较为类似，只不过相比于喷气式发动机而言，不是向尾部喷射高温高压高速气流，而是通过转轴以旋转力矩的方式输出，从而实现螺旋桨驱动。这种方式一般以燃烧重油方式为主，高速运行状态比较好，加速性能优秀，而且这种动力系统体积小，重量轻，人员维护也比较简单，功率输出密度高。
因此，燃气轮机成为当今很多主力水面战舰的主流动力，并且在实际动力系统设计过程中，还会引入柴油机动力作为辅助，从而形成燃气轮机+柴油机的混合动力模式。比如意大利加里波第号航空母舰就是使用LM2500燃气轮机+MTA230-12M柴油发动机的混合动力模式，确保能够安全输出8万匹马力。
3、核动力
蒸汽锅炉或者燃气轮机都是属于常规动力范畴，航程能力有限，需要不断的接收燃料补给，功率输出密度也很难提高，相比之下核动力系统就完美的解决了这种问题。这种动力方式依靠可控的核裂变反应，核燃料棒释放出巨大的热量，接下来和蒸汽锅炉类似，还是要产生水蒸气，通过水蒸气来驱动活塞转化成机械能，从而让螺旋桨旋转工作。
核动力的优点在于零排放，不需要设置烟囱，舰岛可以做的很小；能量输出也很强劲，能够满足超级航母的动力需求；此外服役期限内不需要燃料补给。目前，世界上只有美国和法国拥有核动力航空母舰。
4、全电动力
全电动力系统属于高度整合和优化的动力系统，相比于之前的动力系统而言，全电动力状态下，航空母舰的动力系统相当于只是一座“发电站”，之后输出的电力供应给螺旋桨动力系统、照明、空调、弹射器、航电、生活等。整个动力系统之间的联系全部依靠电缆，而不再需要机械传动装置，这样就极大的简化了舰体结构，也增强了自动化管理水平。
目前世界上只有美国在建的福特级核动力航空母舰和英国已经服役的伊丽莎白女王级航空母舰采用了这种全电动力方式，前者采用核反应堆作为发电站，而后者依然使用燃气轮机。