第一次世界大战爆发后，德国苦心建立起来的公海舰队被英国海军封锁在威廉港和不来梅港。1916年的日德兰海战是德国人唯一一次企图突破封锁的努力，它也是战列舰时代最大和最后一次舰队决战，一共有265艘各类军舰(其中英国149艘，德国116艘)、10万名左右海军官兵参战。这场海战被称为是一场“双赢”的战争，因为交战双方都声称自己取得了胜利，而且也都拥有颇具说服力的理由。就战术层面而言，德国人无疑是这场海战的胜利者：实力明显占优的英军损失14艘战舰(1．55000吨)，德国有ll艘战舰被击毁(61000吨)，英方死伤人数为6094人，而德方为2551人。但是，德国海军未能实现打破海上封锁的目标，海洋仍然是英国海军的天下，德国公海舰队从此被堵在北海，直到战争结束也未能有所作为，所以，从战略层面看，赢家应该是英国。第一次世界大战后，根据1918年的停战协定，德国公海舰队向协约国投降，并集中在英国北部奥克尼群岛的斯卡帕湾，等待作为战争赔偿分配给战胜国。但是其中的大部分军舰在1919年6月21日被德国水兵凿沉。至此，德国建设大海军的历程划上了一个悲壮的句号。
在第一次世界大战期间，各海军强国都设计了规模和火力更强大的战列舰，到20世纪20年代初，大舰巨炮已经是各国海军一致的道路，主炮开始追求16英寸的大口径，而装甲要抵得住同型火炮的威力，速度一般要在23节以上。当时日本的“加贺”级、美国的“南达科他”级、“列克星顿”级等都是即将出笼的战列舰或战列巡洋舰。但是，1922年的《华盛顿海军条约》限制了战列舰和战列巡洋舰的吨位(35000吨)和主炮口径(不得超过16英寸)，并规定美、英、日、法、意五国海军的主力舰(战列舰和战列巡洋舰)吨位比例为5：5：3：1．75：1．75。结果这些舰只中途夭折，一部分成为了
航空母舰，一部分则解体了事。1922—1936年的15年间被称为“海军假日”时代(NavyHoliday)，各国的大型战列舰建造计划都被终止或取消，代之以对已有的战列舰的进行更新和改造。
1936年12月31日《华盛顿海军条约》期满作废，各海军强国重新开始战列舰的建造工作。英国建造了5艘“乔治五世国王”级战列舰，并计划建造“狮”级战列舰；美国海军建造了2艘“北卡罗来纳”级战列舰、艘“南达科他”级战列舰、5艘“依阿华”级战列舰，日本“大和”号战列舰并计划建造“蒙大拿”级战列舰；意大利海军建造了4艘“维内托”级战列舰；法国海军建造了3艘“黎塞留”级战列舰，并计划再建造3艘改进舰；德国海军建造了2艘“俾斯麦”级战列舰，并开工了2艘H级舰；日本海军建造了2艘“大和级”战列舰。这一时期的战列舰大多采用15或16英寸甚至18英寸口径主炮，航速达27节甚至30节以上。其中“大和”号是世界上最大的战列舰，满载排水量为72800吨，最高航速27节，舰上装有三联装460毫米主炮9门，炮弹重达1460公斤，还有2座三联装155毫米副炮和12座双联装127毫米平高两用炮，整个战舰光是装甲就重达21266吨!但是，“大和”号已经是“大舰巨炮主义”时代的最后篇章。1945年4月7日，在美军280架飞机的攻击下，“大和”号一炮未放就葬身海底。事实上，早在珍珠港事件之后各国就已经意识到，航空母舰和潜艇已取代了战列舰成为新的海上霸主，所以都将大部分资源用作建造航母或潜艇，而战列舰也由主力降为航母编队的警戒舰和炮轰陆地目标的军舰。在战争后期仅有美国和英国还在继续建造战列舰。
第二次世界大战后，各国的战列舰纷纷作为废钢铁出售给私人公司拆毁，或作为靶舰和武器试验平台遭到摧毁。美国海军曾将“依阿华”级战列舰投入朝鲜战争和越南战争，随后将其退役封存。
20世纪80年代，美国对4艘已退役的“依阿华”级战列舰进行现代化改装，加装各种新型雷达、导弹、防空、电子对抗和指挥控制通信系统，重新编人现役，分别部署于太平洋和大西洋，独立进行海上作战、支援登陆和攻击岸上目标等任务。在1991年的海湾战争中，美军曾使用其中的“密苏里”号和“威斯康星”号战列舰对伊拉克目标进行炮击和发射巡航导弹。但两年之后，这4艘战列舰又再次退出现役，“战列舰”这一级别也正式从美国海军现役舰船分类中撤消。