W toku dalszych testów, 16 grudnia 2019 roku jeden z F-35B wystartował z lotniskowca zakotwiczonego w Portsmouth, obserwowany przez widzów, co było pierwszym startem na wodach brytyjskich.
9 czerwca 2020 na lotniskowcu wylądowały pierwsze operacyjne F-35B dywizjonu 617 RAF Dambusters. We wrześniu zaokrętowano na pokładzie drugą eskadrę F-35B, tym razem z amerykańskiego dywizjonu VMFA-211 lotnictwa Marines (łącznie 14 samolotów obu eskadr). W składzie grupy lotniczej znalazło się ponadto 8 śmigłowców Merlin Mk2. Lotniskowiec wraz z okrętami eskorty z kilku krajów NATO utworzył lotniskowcową grupę bojową CSG 21 (Carrier Strike Group). W październiku 2020 roku uderzeniowa grupa lotniskowcowa z lotniskowcem „Queen Elizabeth” i okrętami towarzyszącymi osiągnęła gotowość operacyjną, biorąc udział w międzynarodowych manewrach Joint Warrior na północnym Atlantyku.
W listopadzie 2021 roku w ramach ćwiczeń interoperacyjności na Morzu Śródziemnym, na „Queen Elizabeth” lądowały dwa włoskie F-35B, a dwa amerykańskie F-35B z VMFA-211 lądowały na włoskim lekkim lotniskowcu „Cavour”. 9 grudnia 2021 roku zakończył się pierwszy rejs operacyjny grupy CSG 21.