W sierpniu 1941 roku marynarka podjęła decyzję o generalnym zastąpieniu poczwórnych działek 1,1 cala na dużych okrętach przez podwójne 40-milimetrowe działa Boforsa, oraz półcalowych karabinów maszynowych przez 20-milimetrowe działka Oerlikona. Aż do następnego roku jednak żadne z nich nie były jeszcze dostępne, toteż dopiero w lutym 1942 roku „Yorktown” otrzymał 24 działek 20 mm Oerlikona, o osiem mniej niż bliźniaczy USS „Enterprise”, wciąż jednak zachowywał zestaw 18 karabinów .50". W przeciwieństwie do swoich okrętów siostrzanych, CV-5 nie doczekał dalszych modyfikacji i wzmocnienia uzbrojenia przeciwlotniczego.
Grupa lotnicza „Yorktown” został zaprojektowany do przenoszenia grupy lotniczej składającej się z 80 samolotów, miał jednak przestrzeń umożliwiającą mu przenoszenie także podwieszonych pod sufitem pokładu hangarowego samolotów zapasowych, co umożliwiało mu przenoszenie łącznie do 120 maszyn. Podobnie jak na innych okrętach tego typu, grupa lotnicza jednostki składała się z czterech eskadr: jednej eskadry myśliwskiej Fighting Squadron Five (VF-5), eskadry torpedowej Torpedo Squadron Five (VT-5) oraz dwóch eskadr bombowców nurkujących Bombing Squadron Five (VB-5) i Scouting Squadron Five (VS-5), po 15 do 18 maszyn odpowiedniego rodzaju każda.