Hacer que el aire se mueva sobre la cubierta es importante, pero la asistencia de despegue principal proviene de las cuatro catapultas del transportista, que hacen que los aviones alcancen altas velocidades en una distancia muy corta. Cada catapulta consta de dos pistones que se encuentran dentro de dos cilindros paralelos, cada uno del mismo largo que un campo de fútbol, colocados debajo de la cubierta. Cada pistón tiene una orejeta de metal en su punta, que sobresale a través de un espacio estrecho a lo largo de la parte superior de cada cilindro. Las dos orejas se extienden a través de bridas de goma, que sellan los cilindros, y a través de un espacio en la cubierta de vuelo, donde se unen a una pequeña lanzadera . 
Para prepararse para el despegue, la tripulación de la cabina de vuelo mueve el avión a su posición en la parte trasera de la catapulta y conecta la barra de remolque en el tren delantero del avión (ruedas delanteras) a una ranura en el transbordador. La tripulación coloca otra barra, la retención , entre la parte trasera del volante y el transbordador (en los aviones de combate F-14 y F / A-18, la retención está integrada en el tren de proa; en otros aviones, es una pieza separada) . 
Mientras todo esto está sucediendo, la tripulación de vuelo levanta el deflector de chorro de explosión (JBD) detrás del avión (a popa del avión, en este caso). Cuando el JBD, la barra de remolque y la retención están en posición, y se han realizado todas las verificaciones finales, el oficial de catapulta (también conocido como el “tirador”) prepara las catapultas desde la cápsula de control de catapulta , una pequeña estación de control encerrada con una cúpula transparente que sobresale por encima de la cubierta de vuelo.
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Un F-14 Tomcat, ubicado frente al deflector de chorro de chorro en la catapulta número 1 del USS Nimitz
Cuando el avión está listo para partir, el oficial de catapulta abre las válvulas para llenar los cilindros de la catapulta con vapor de alta presión de los reactores del barco. Este vapor proporciona la fuerza necesaria para impulsar los pistones a alta velocidad, lanzando el avión hacia adelante para generar la elevación necesaria para el despegue. Inicialmente, los pistones se bloquean en su lugar, por lo que los cilindros simplemente acumulan presión. El oficial de catapulta monitorea cuidadosamente el nivel de presión para que sea adecuado para el avión particular y las condiciones de la cubierta. Si la presión es demasiado baja, el avión no se moverá lo suficientemente rápido como para despegar, y la catapulta lo arrojará al océano. Si hay demasiada presión, el tirón repentino podría romper el engranaje de la nariz de inmediato.
Cuando los cilindros se cargan al nivel de presión apropiado, el piloto dispara los motores del avión. La retención mantiene el avión en el transbordador mientras que los motores generan un empuje considerable. El oficial de catapulta suelta los pistones, la fuerza hace que se suelten los retenes y la presión del vapor golpea el transbordador y el avión hacia adelante. Al final de la catapulta, la barra de remolque sale del transbordador y libera el avión. ¡Este sistema totalmente impulsado por vapor puede disparar un avión de 45,000 libras de 0 a 165 millas por hora (un avión de 20,000 kg de 0 a 266 kph) en dos segundos! 
Si todo va bien, el avión a exceso de velocidad ha generado suficiente elevación para despegar. De lo contrario, el piloto (o los pilotos) activan sus asientos eyectores para escapar antes de que el avión salga corriendo hacia el océano delante del barco (esto casi nunca sucede, pero el riesgo siempre está ahí).