A hajó első küldetése egy, a német Tirpitzcsatahajó elleni támadás volt a norvégfjordoknál. A bevetés nem volt túl sikeres, hiszen a hajó számos berendezésénél problémák jelentkeztek.
1945. április 1-jén, mikor az Indefatigable az okinavai hadműveleteket támogatta, a hajó felépítményét kamikaze-támadás érte. A támadás során tizennégyen vesztették életüket. Köszönhetően a repülőgép-hordozó páncélozott fedélzetének, a támadás után öt órával a hajó már ki is tudta szolgálni a repülőgépeit.
A háború után a hajót kivonták a hadrendből, de 1950-ben kiképzőhajóként ismét hadrendbe állították. Később a hajót ismét - ekkor már véglegesen - kivonták a hadrendből, majd 1956-ban szétbontották.
A hajó repülőszázadai
A hajón szolgáló repülőszázadokban számos repülőgép-típus megfordult. Ilyenek többek között a Supermarine Seafire, a TBF Avenger és a Fairey Firefly. 1944 novemberében az Indefatigable 73 repülőgéppel rendelkezett: 40 Seafire-rel, 21 Avengerrel és 12 Firefly-al.