但是在二战中，航空母舰和潜艇才是海战的主要舰种，战列舰逐渐沦为次要角色。大西洋战场上，英国海军大规模围剿德国的2艘（俾斯麦号和提尔皮茨号）。诺曼底战役中，英国和美国的旧战列舰用于炮轰岸上目标。其余时间战列舰主要用于护航任务。
太平洋战场上，美国8艘旧式的慢速战列舰在珍珠港事件受损。6艘修理后用于轰击岸上目标，新建的高速战列舰则用于航空母舰战斗群的防空警戒。1944年，美国6艘战列舰参与莱特湾海峡的苏里高海峡，击沉日本山城号战列舰。此为史上最后的战列舰炮战。1945年上半年的硫磺岛战役和冲绳战役中，美国战列舰执行炮轰岸上目标。1945年05月德国投降。美国和英国的新式战列舰继续炮轰日本的斧石、日立等近海工业城市。
目前世界上仅存有几艘处于封存或保留展示状态的战列舰，包括美国的4艘衣阿华级与2艘南达科级（北卡罗来纳号和德克萨斯号），以及停泊在东京湾横须贺港内作为浮动博物馆的日本前无畏舰三笠号。
