另外一个麻烦的地方是该舰的吨位控制，虽然《华盛顿条约》同意美国和日本可以各自使用未完工的战列巡洋舰改造为航空母舰，但是对单舰的排水量也有一个33000t的上限，并允许有3000t用于增加装甲厚度和安装防鱼雷突出部，这样总排水量不能超过36000t，而该舰的40000t级舰体的设计必须进行减重。舰体本身不能做过多的修改，而减少重量之后舰只的吃水会有所降低，舰只的重心也会升高，这些都必须进行精心设计，同时海军还要求该舰的装甲防护能力不能被削弱，还要保留可以同巡洋舰进行水面交战水平的火力，为了控制排水量不会超过限制，设计师想尽了一切办法。最终以减少装甲防护面积、降低航空母舰的自持力等为代价终于将其排水量降到了条约限制范围以内。
1922年4月22日，美国海军修造局正式提交了"列克星敦"级改造设计图。
在船台上进行改建工程的"列克星敦"号，可以看出其干舷很高。
舾装中的"列克星敦"号。
"列克星敦"级标准排水量36000t，采用全通式飞行甲板，在右舷布置有一座舰岛和巨大的烟囱。在舰岛之前和烟囱之后分别装备有2座双联装203mm舰炮的炮塔，不过由于这4座炮塔的装甲防护很弱，美国海军水兵们称其为"炮座"而不是"炮塔"。装备这些火炮的根据就是美国海军坚持认为航空母舰必须具备同对方巡洋舰进行水面炮战的能力。同期日本帝国海军也是由战列巡洋舰和战列舰改建而来的"赤城"号和"加贺"号也都装备有200mm舰炮，所以"列克星敦"这样的设计也并不奇怪。该口径的舰炮是《华盛顿条约》所规定的非主力舰所装备舰炮口径的上限，也是重巡洋舰所装备的主炮口径的上限，因此单从舰炮火力而言，"列克星敦"级同当时美国海军的重巡洋舰不相上下，不过由于这四座炮塔均布置在舰岛和烟囱前后，加上航空母舰的干舷很高，其左向的火炮射界很差，而且沉重的火炮以及其附属设施导致重心偏右，为了平衡右侧的重量，必须在左舷增加重量并且尽可能减少右侧的重量。美国海军修造局最初计划通过减少右舷的一部锅炉以及减少一部弹射器来减少右侧的重量，但是基于减少锅炉会导致航空母舰的航速会降低的原因，最终这部分的锅炉没有被拆掉，作为补偿，只好采取在左舷的燃油舱内安装压舱物来解决此问题。这个问题一直伴随着"列克星敦"级，即使在其后进行的多次改装都未能解决。
1929年时拍摄的悬挂满旗的"列克星敦"，注意舷侧的防雷网撑杆呈张开状态。
"萨拉托加"号的下水仪式，虽然是二号舰，但是"萨拉托加"号比一号舰"列克星敦"号的下水和服役时间都早。
"列克星敦"级的防护能力是根据当时的巡洋舰为参考进行设计的，因为在该舰进行改造设计时全世界都对这一新兴的大型战舰没有标准，因此也就自然而然以当时的火炮战舰的标准来进行设计。该舰在最初设计时，海军兵器局建议采用带有一定倾斜角度的舷侧装甲带，整个装甲带高3.66m，正好处在水线的上下两侧，装甲带厚127-152mm，而舰上的水平装甲带则厚76，不过海军设计部则建议扩大舷侧的垂直装甲带，其宽度为3.8m，装甲厚度为上部178mm，下部102mm，将水平装甲带削薄至70mm，由于兵器局和设计部之间对装甲防护的分歧，最终由美国海军联合委员会在听取了双方的意见并进行研究后决定将舷侧装甲宽度减小到2.6m，维持设计局所构想的装甲带厚度，但是在该装甲带外侧增加一层20磅级（即20磅/平方英尺）薄钢板，以保持航空母舰水线部分的线型。水平装甲的倾斜部分厚115mm，水平部分为58mm。另外，舰体下部继续沿用了原作为战列巡洋舰设计的凸起的防鱼雷部。
在"列克星敦"号上列队检阅中的官兵。显然宽阔的甲板使其队列看起来更加壮观。
"列克星敦"级的改造设计最初是采用同"兰利"相同的平原型飞行甲板，但是海军联合委员会认为通过风洞试验表明，使用平原型飞行甲板的话，排出的烟气会被吸向航空母舰的舷侧，如果此时有侧风的话，烟气就会被吹过飞行甲板，会干扰降落的飞机，因此建议使用管道式烟囱。另外同作为试验舰而存在的"兰利"号和此后直到"中途岛"级航空母舰不同的一点是，"列克星敦"级采用的是封闭式舰艏和封闭式机库，采用这种设计实际上是为了使其能适应原型的战列巡洋舰舰艏而不得已为之，并不是像皇家海军一样为了应付恶劣的海况。采用这种设计的弊端在"突击者"号建造出来后就显露出来："列克星敦"的排水量比"突击者"大了近一倍，两者的载机量却相差不大，实际上"列克星敦"级的载机量还比"突击者"少。不过由于"列克星敦"是当时世界上最大的航空母舰，全部载机量可以达到72架，能够满足海军的要求，所以美国海军并没有对该舰产生多大的异议。而且在使用过程中封闭式舰艏也显现出更高的适应性。该级舰根据海军航空局的建议安装了2部飞轮式飞机弹射器，可以在甲板风速较低时或紧急情况下起飞飞机。另外该舰还有一个一直到二战结束时美国航空母舰都采用的一个结构特点，就是它的飞行甲板可以允许飞机从舰艏方向降落，以使飞机可以在航空母舰在无法转向到逆风方向时依旧可以降落，为此在靠近舰艏处的飞行甲板上也设置有着舰拦阻装置。不过在第二次世界大战中的使用经验表明，航空母舰基本不会发生同对方水面舰艇接近到无法转向逆风方向的距离，因此这种可以从舰艏方向降落的能力基本没什么作用。
正在通过巴拿马运河的"列克星敦"号。美国军舰在设计时要求舰宽要保证能通过巴拿马运河，所以即使是航空母舰这种需要大甲板的军舰也只好迁就这个要求，这项限制直到二战后期设计的"中途岛"级才打破。
1928年时通关巴拿马运河船闸的"萨拉托加"号，封闭式舰艏非常明显，它还保留着战列巡洋舰的一些特点。
在"列克星敦"级上布设有飞机弹射器，这一点与同时期同样由战列巡洋舰和战列舰改建的日本"赤城"号和"加贺"号航空母舰的设计有所不同。虽然早期飞机弹射器并没有显示出很大作用，但是随着后期飞机重量的加大，弹射器的作用逐渐凸显出来，最初坚持要在航空母舰上布置弹射器的美国海军航空局可以说是比较有远见的。不过日本航空母舰舰载机相对重量较小，加上其使用方式同美国航空母舰并不相同，因此在实战中，未装备弹射器的日本航空母舰也并未出现使用上的不便。
"列克星敦"级的动力装置为4台通用动力的蒸汽轮机-电动机机组，由16座重油锅炉进行驱动，总功率达到180000hp，这是其拥有33节以上航速的保证。不过该舰的动力舱室采用的是集中式布置，这种布置方式不利于防护，一旦动力舱室被击中后进水就很容易导致舰只的动力的丧失。而一直到太平洋战争爆发之前，美国在"埃塞克斯"级之前的航空母舰都是采用的这种布置方式，而这种布置方式的缺点也在实战中显露无遗。
另外对航空母舰防护比较不利的是，"列克星敦"级采用的封闭式机库不利于通风，在实战中被打坏油管的话容易在舰体内部聚集油气。事实上"列克星敦"号后来就是因为这个原因而损失的。
服役之初在港内的"萨拉托加"号。
"列克星敦"级采用当时功率最大的蒸汽轮机-发电机-电动机动力系统，具有很大的发电能力。1930年1月，"列克星敦"号利用其舰上的发电机为华盛顿州塔克马连续供电30天，供电量达到4251140kwh，以缓解该市由于天旱水电站停机带来的供电不足问题。
两艘"列克星敦"级在《华盛顿条约》之前便作为战列巡洋舰开工建造，2号舰"萨拉托加"号先于1920年9月25日开工，三个多月后的1921年1月8日首舰"列克星敦"号开工。在1922年2月5日，两舰的建造工程同时停止，而在《华盛顿条约》签订后，美国选择了这两艘完工程度最高的舰的舰体继续按照航空母舰来进行建造，不过也正是因为两舰的完工程度较高，因此其内部的改造比较麻烦。
1925年4月7日，"萨拉托加"号先下水进行舾装，约半年后的10月3日，"列克星敦"号也举行了下水仪式。在经过两年左右的舾装后， "萨拉托加"号和"列克星敦"号分别于1927年11月16日和12月14日先后服役，美国海军终于迎来了自己真正的航空母舰。这两艘航空母舰的标准排水量官方公布为36000t，满载排水量达到43400t，飞行甲板长274.7m，无论是吨位还是尺寸，该级舰都是直到"中途岛"级问世之前美国海军最大的，而在世界范围内也是直到日本的"信浓"号之前排水量最大的航空母舰。不过这种半路修改过来的航空母舰也显现出最大的一个缺点就是无法充分利用其大排水量装载更多的舰载机，其载机能力甚至比吨位小1/3，但是属于专门设计的"约克城"级还小些。不过由于该舰的载机量已经达到了预想的数量，因此美国海军对这两艘大型航空母舰总体还是满意的。
随着两艘大型航空母舰先后服役，美国海军便着手探讨航空母舰在未来海战中作用、地位和如何运用等问题。这两艘航空母舰所参加的第9次"舰队问题"演习对于美国海军航空兵和美国海军来讲，可以说是具有划时代意义的一次演习。
"列克星敦"号舰岛前部的两座Mk.IX型8英寸（203mm）炮塔。为了照顾飞行作业，这4座炮塔牺牲了左侧的射界。虽然装备该炮塔的目的是为了让航空母舰具有同敌方巡洋舰进行水面炮战的能力，但是很快就证明这4座炮塔并没有太大作用，而且当它射击是还会损坏飞行甲板和甲板上的飞机。
1939年时的"列克星敦"号彩色侧视图。
