Được hoán cải vào năm 1920 từ tàu vận chuyển than USS Jupiter (tàu tiếp tế than của Hạm đội Hải quân số 3), USS Langley là tàu chạy bằng điện tăng áp đầu tiên của Hải quân Mỹ. Chiến hạm này được đặt theo tên nhà tiên phong trong lĩnh vực hàng không người Mỹ Samuel Pierpont Langley.

Sau các cuộc thử nghiệm ở Đại Tây Dương, tàu Langley được sử dụng làm nền tảng thử nghiệm để phát triển các kỹ thuật và chiến thuật vận hành tàu sân bay khi triển khai ở Thái Bình Dương. Con tàu này được cấp số hiệu thân tàu là CV-1.

Vào ngày 17/10/1922, Trung úy Virgil C. Griffin đã lái chiếc máy bay đầu tiên, mang ký hiệu VE-7-SF, cất cánh từ boong của USS Langley. Mặc dù đây không phải là chiếc máy bay đầu tiên cất cánh từ sàn đáp nhưng đó là một khoảnh khắc đáng ghi nhớ đối với lĩnh vực hàng không của Hải quân Mỹ. Trong các thử nghiệm trước đó, Chỉ huy Kenneth Whiting là phi công tiên cất cánh từ tàu sân bay bằng hệ thống máy phóng.

Vào tháng 10/1936, chiến hạm này được chuyển đổi một lần nữa, từ tàu sân bay sang tàu tiếp liệu và được phân loại lại với ký hiệu AV-3. Trong quá trình chuyển đổi đó, sàn đáp của con tàu bị thu hẹp khoảng 40% diện tích để làm căn cứ di động cho các phi đội máy bay tuần tra ném bom.

Khi Chiến tranh Thế giới thứ hai bùng nổ, con tàu đang lênh đênh ngoài khơi quần đảo Philippines để tới Australia. Trong giai đoạn đầu của Chiến tranh Thế giới thứ hai, tàu Langley đã hỗ trợ Lực lượng Không quân Hoàng gia Australia (RAAF) thực hiện nhiệm vụ tuần tra chống tàu ngoài khơi phía Bắc của cảng Darwin.

Cuối tháng 2/1942, dưới sự chỉ huy của Robert P. McConnell, Langley chở 32 máy bay chiến đấu Warhawk cùng một đoàn vận tải để hỗ trợ phe Đồng minh chống lại quân Nhật Bản trên Dutch East Indies (hòn đảo là thuộc địa của Hà Lan và nay thuộc lãnh thổ của Indonesia). Vào ngày 27/2 năm đó, trong lúc đang được hộ tống bởi hai tàu khu trục của Hải quân Mỹ là Whipple (DD-217) và Edsall (DD-219), tàu Langley đã bị 9 máy bay ném bom Nhật Bản tấn công.

Trúng ba quả bom, 16 thủy thủ trên tàu thiệt mạng, trong khi boong đáp của Langley bị lửa bao vây. Con tàu đã bị nghiêng khoảng 10%. Do không thể vượt qua cửa cảng Tjilatjap (Indonesia) để neo đậu và sửa chữa vì kích thước quá khổ, tàu Langley bị mất hết nguồn năng lượng để hoạt động. Vào lúc 13 giờ 32 phút cùng ngày, lệnh từ bỏ con tàu được thông qua. Chỉ huy McConnell vẫn ở lại đài chỉ huy của thuyền trưởng và điều khiển một khẩu súng phòng không trong khi đoàn thủy thủ được sơ tán.

Các tàu khu trục hộ tống đã bắn 9 quả đạn pháo và hai quả ngư lôi vào con tàu để đánh chìm nó. Bi thảm hơn, con tàu chở dầu USS Pecos nơi các thủy thủ của Langley được sơ tán sang đã bị chìm trên đường đến Australia vào ngày 1/3, khiến toàn bộ thủy thủ thiệt mạng. 

Sau khi nhận được tín hiệu cấp cứu của tàu USS Pecos, tàu khu trục Edsall đang chở 33 phi công (thuộc Phi đội Truy kích số 13 của Mỹ) đã lên đường ứng cứu. Thật không may, con tàu khu trục này cũng gặp nạn, khiến 31 phi công thiệt mạng.

Đó thực sự là một kết cục đáng buồn cho chiếc tàu sân bay đầu tiên của Hải quân Mỹ.