1975年，美国尼米兹级航空母舰订购首批三艘CVN-68至70时，美国海军展开一系列 关于尼米兹级之后未来航空母舰的概念方案，称为CVNX，涵盖小型、中型和大型航空母舰，总共研究15个舰体大小不同的方案的船模水线性能，而起降方式则涵盖传统使用弹射器/拦截索的CTOL、使用滑跃短距起飞/拦截索降落的STOL、使用滑跳起飞/垂直降落的S/VTOL等三种，每一种方向又包含传统甲板布局与新设计之分，当时CVNX总共有约50种设计方案。
1996年，美国海军开始正式研究尼米兹航母的后继项目，也就是CVNX项目，在CVNX项目中，美国海军考虑到了多种构型的航母，最后确定新一代航母仍是一种以核动力为推进系统的大甲板弹射航母，满载排水量为10万吨级，载机联队扩展到75架，具备更加强大的出动能力。美国海军要求新型航母在飞行甲板、航空设施、电力供应及任务系统等方面能够适应新世纪要求，能够配合二到三代舰载机的使用，尤其是要求能使用无人作战飞机，为了体现这些新技术，新变化，CVNX项目也被改称为“CVN-21 Future Aircraft Carrier Program”，即CVN-21未来航母计划，其中“21”意指进入21世纪之后的第一个航母设计。依照1970年代中期以来的研究基础，CVN-21最初曾有不少十分前卫、超脱现今航空母舰设计的构型，不过考虑到成本、风险与实用性，最后还是使用了由小鹰级到尼米兹级一脉相传的美国航母构型进行改良。原本美国海军打算将最后一艘尼米兹级CVN-77布什号航空母舰作为CVNX的装备验证舰，不过考虑到开发时程以及经费、风险，最后没有进行。
2005年8月11日，CVN-21航母首舰CVN-78在纽波特纽斯造船及船坞公司切割了第一块重达15吨的钢板。此时，CVN-21航母的研发与建造总经费共将耗资137亿美元，其中研发经费为32亿美元，建造费用（含所有先期的规划、准备）则高达105亿美元 ，其中有1/3的经费早在2001年就已编列作为前期武获款项；总计前三艘CVN-21预计耗资达360亿美元，其中317亿5000万美元为建造经费，43亿3000万是研发经费，成为美国海军有史以来造价最昂贵的舰艇 。依照计划，该舰将于2015年9月交付以接替CVN-65企业号航母。
