Các tàu sân bay hiện đại có sàn bay phẳng, sàn bay được dùng làm nơi cất cánh và hạ cánh cho các máy bay. Máy bay cất cánh lên phía trước, ngược chiều gió, và hạ cánh từ phía sau. Các tàu sân bay có thể chạy với tốc độ, ví dụ lên tới 35 knot (65 km/h), ngược chiều gió khi máy bay cất cánh để tăng tốc độ gió biểu kiến, nhờ vậy giảm được tốc độ cần thiết của máy bay so với con tàu. Trên một số chiếc, một hệ thống phóng máy bay hoạt động bằng hơi nước được sử dụng nhằm đẩy máy bay về phía trước trợ giúp thêm vào sức mạnh của động cơ máy bay, cho phép máy bay cất cánh ở một khoảng cách ngắn hơn bình thường, thậm chí với hiệu ứng của gió ngược chiều từ phía trước tới. Trên các tàu sân bay khác, máy bay không cần trợ giúp để cất cánh – yêu cầu trợ giúp cất cánh liên quan tới thiết kế máy bay và đặc điểm của nó. Ngược lại, khi hạ cánh trên một tàu sân bay, một số máy bay chỉ dựa vào một móc đuôi để ngoắc vào các dây hãm chạy ngang sàn bay của tàu để giữ chúng dừng lại trong một khoảng cách ngắn hơn bình thường. Một số loại khác dùng khả năng lơ lửng của nó để hạ thẳng đứng và vì thế cần phải giảm tốc độ khi hạ cánh. Từ cuối Chiến tranh thế giới thứ hai việc hướng đường băng hạ cánh chéo một góc so với trục chính của con tàu đã trở nên phổ thông. Chức năng đầu tiên của kiểu đường băng chéo là cho phép máy bay nào không móc được dây hãm, gọi là "bolter" (chú ngựa bất kham), tiếp tục cất cánh mà không gặp phải nguy cơ lao vào các máy bay đang đỗ ở khu vực phía trước sàn bay. Đường băng chéo cũng cho phép hạ cánh một máy bay cùng lúc với việc phóng một máy bay khác ở đường băng trước.

Các vùng sàn bay bên hông của tàu chiến (đài chỉ huy, tháp kiểm soát bay, hệ thống thoát khí của động cơ và các thứ khác) được tập trung ở một vùng khá nhỏ được gọi là một "đảo". Rất hiếm tàu sân bay được thiết kế hay được chế tạo mà không có một đảo và kiểu thiết kế như vậy chưa từng được thấy trên bất kỳ một tàu sân bay cỡ hạm đội nào.

Một hình dạng gần đây hơn, gọi là kiểu nhảy cầu (ski jump), được Hải quân Hoàng gia Anh sử dụng, có một đầu dốc lên ở phía trước đường băng. Nó được phát triển để có thể phóng được các máy bay VTOL (máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng) hay STOVL (máy bay cất cánh đường băng ngắn và hạ cánh thẳng đứng) như kiểu Sea Harrier hay F-35. Mặc dù máy bay có thể bay lên thẳng đứng ở trên boong, nhưng việc sử dụng bờ dốc sẽ tiết kiệm nhiên liệu. Vì sẽ không cần tới các máy phóng và dây hãm nữa, các tàu sân bay kiểu này sẽ giảm được trọng lượng, tính phức tạp, và khoảng không cần thiết để bố trí thiết bị.