中途岛海战后，日本海军真正的见识到了航空机的威力，为了急速补充在中途岛海战中损失的舰队航空兵力，日本海军提出了云龙级航母的大量建造计划，另外，许多改造航母的急造案也浮现台面。就改造成航母来讲，至少要重巡以上的吨位才值得进行改造，一万吨重巡约相当于一艘能搭载二十几架战机的轻型**，正在建造中的重巡伊吹就被选上半途改造成航母。此时的日本海军已经不得不承认战舰已经是无用武之地，所以也打算挑几艘战舰来改装成**，在日本的战舰中，大和号、武藏号是日本也是全世界号称最大最强的战舰，耗力巨大才建造完成，绝对不可能拿来改造成航母，不过他们正在建造中的姊妹信浓号则被决定拿来改造成**。再来，长门级战舰威力也相当可观，而且是日本海军排名第二的战舰，因此并不在候补名单内。金刚级虽然 火力又弱装甲又薄，而且是当时日本海军最古老的战舰，但是因为拥有三十节的高速，在战场上十分活跃，走的都是最前线。最后，名单锁定在扶桑级和伊势级这四艘又老又似乎没有什么用处，开战至今也都尚未发挥过作用的主炮 14英寸级战舰上。最后，由于日向号的第五炮塔在昭和十七年（1942）七月意外**，对于改造工事来说正好免了拆卸该炮塔的麻烦，而是最后就决定将伊势级战舰两艘改装成航空战舰。最早的提案是将伊势级的上部结构完全拆除，搭起机库，铺设航空甲板而成为一艘真正的**，在计算上预计能铺上二百一十米长、三十四米宽的飞行甲板，载机量有五十四架，经过这个提案改造完成的伊势号航母在性能上将十分类似从商船改造过来的飞鹰级**，两者在载机量以及速度上都十分相近，唯一的差别就是伊势级仍保有战舰级的厚重船身装甲。不过，这个提案所需的改造工期约为一年半，这使得急于迅速增强航空兵力的海军方面十分的不满，于是下令改行新的改造方案，保留六门主炮，撤去所有的副炮，加强防空火力，在载机量方面则是尽量越多越好。最后，伊势级战舰被改造成了**的舰种－航空战舰，前半段保持着战舰的高大的舰桥以及主炮，后半段则铺上飞行甲板，停放战机。航空战舰版的伊势号只拆去最后面的五、六号炮塔，保留了八门主炮，在后部主炮群拆去所产生的空间上搭载了长四十米、高六米的一层机库，其上则是长约七十米的飞行甲板，两者之间有一具升降梯相连接。航空战舰计划最早的舰载机计划是搭载二十二架最新型的舰上轰炸机－彗星，其中有九架存放在机库中，飞行甲板上能停留十一架，两舷的弹射器上又能各停放两架。这款使用液冷式引擎的俯冲轰炸机拥有**舱，速度比零战还快，预计在加上了足够的机体补强以供弹射起飞后，搭载在航空战舰上作为舰载机。不过，彗星是一架适用于传统**操作的战机，即使能以弹射器起飞，也无法像在一般航母那样降落在飞行甲板，所以，伊势号若搭载了彗星，则在起飞攻击敌人后，在回航时必须降落在其它的正常航母上。因为传统舰上战机使用的不方便，海军方面决定将半数的舰载机改成水上机－水上机既能以弹射器起飞，回程时只要在舰上装设一具起重机，就能停在水面上在以起重机回收至舰上。但是，水上机不管在速度还是载弹量上，都远不及正规的舰上轰炸机，往往只能带几枚60公斤左右的**充当反潜骚扰用而已。为此，日本海军选中了专为轰炸任务而研发的高性能水上机爆击机瑞云来作为伊势号的舰载水上机，瑞云能搭载一枚 250 公斤**，并且能作俯冲轰炸，性能跟九九式舰爆不相上下，是日本海军的得意作品之 为了能迅速的完成战机弹射起飞作业，伊势号装用了新型的超大型弹射器－一式二号弹射器，这款新型的弹射器也装备在搭载多架水侦的轻巡洋舰大淀号上，一式二号弹射器较之前所使用的吴式二号五型更为大型，能弹射的重量也大，而且拥有连续弹射战机起飞的能力。伊势号在飞行甲板前端左右舷各装备了一具此型弹射器，高度跟飞行甲板同高，装载在弹射台车上的战机能藉由甲板上的导轨直接进入弹射器。使用了大型弹射器的伊势号拥有三十秒弹射一架战机的能力，全机起飞估计需要五分钟的时间。为了指挥飞行甲板的操作，在后桅楼上架设了射出指挥所。原来装设在舰尾甲板的起重机，被抬高到了飞行甲板上以供吊放战机使用。战机使用的汽油槽、**库等设施则被架设在原有的第五、第六炮塔弹**库中，充分利用战舰炮塔弹**库防御力较高的优点。搭载的油量以及弹量足够全舰战机出击三次使用。原来撤去的炮塔遗迹上则覆盖以 150mm 的装甲板保护。将伊势级战舰改造成航空战舰的工程在昭和十七年末开始着手进行，昭和十八年（1943）二月二十日，伊势号进入吴海军工厂的船坞，正式开始改造，同年八月二十三日完成工程。除了撤去后部主炮群、增设飞行甲板及机库外，在其它兵装以及舣装上也有所更动。首先，为了因应日渐激化的舰对空作战，伊势 级的航空火力大幅的强化，高射炮方面从原来连装四基倍增到了连装八基，使他成为日本海军中除了大和级以外，装设最多防空炮的战舰。新增的四座防空炮分别装设在司令塔两侧以及烟囱两侧，高射炮布置格局十分紧密。高射炮指挥装置也由原先的九一式高射装置换成了新型的九四式高射装置，除了原有舰桥两侧的两具外，在烟囱两侧的支架上也增设两具。防空机**方面，原来配备九六式连装 25mm 机铳十座，此时都换成三连装，并且再新增九座三连装机铳。副炮方面，遭到全数撤去，在原先的副炮位置贴上 18mm的钢板补强，原先的副炮方位盘也被撤去，装上了三连装机**座。另外，前桅楼测距仪塔顶端正式装上了二一号对空电探，在较低的位置上装设了二二号水面侦测电探，不过似乎是后来加装的，不属于此次改造范围。此外，还有舵机的强化以及燃料槽的增设等改良。